منخل جزيئي كربوني

1. قطر الجسيمات: 1.0-1.3 مم

2. الكثافة الظاهرية: 640-680 كجم/م³

3. فترة الامتصاص: 2x60S

4. قوة الضغط: ≥70 نيوتن/قطعة

الغرض: يُعدّ المنخل الجزيئي الكربوني مادة ماصة جديدة طُوّرت في سبعينيات القرن الماضي، وهو مادة كربونية غير قطبية ممتازة. تُستخدم مناخل الكربون الجزيئية (CMS) لفصل النيتروجين المُخصّب بالهواء، باستخدام عملية النيتروجين منخفض الضغط في درجة حرارة الغرفة. تتميز عملية النيتروجين التقليدية بالبرودة العميقة والضغط العالي بتكاليف استثمارية أقل، وسرعة إنتاج عالية، وتكلفة منخفضة. لذلك، يُعدّ المنخل الجزيئي الكربوني مادة ماصة غنية بالنيتروجين لفصل الهواء بتقنية الامتزاز المتأرجح بالضغط (PSA) المُفضّلة في قطاع الهندسة. ويُستخدم هذا النيتروجين على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية، والنفط والغاز، والإلكترونيات، والأغذية، والفحم، والأدوية، والكابلات، والمعالجة الحرارية للمعادن، والنقل والتخزين، وغيرها.

مبدأ العمل: يعتمد منخل الكربون الجزيئي على خصائص الغربلة لفصل الأكسجين عن النيتروجين. في المنخل الجزيئي، لا تلعب الجزيئات الكبيرة والمسامية دور القناة إلا في امتصاص الشوائب الغازية، حيث تنتقل الجزيئات الممتصة إلى المسام الدقيقة والمسام الدقيقة الفرعية، وهي الحجم الحقيقي للامتصاص. كما هو موضح في الشكل السابق، يحتوي منخل الكربون الجزيئي على عدد كبير من المسام الدقيقة، مما يسمح للجزيئات ذات الحجم الحركي الصغير بالانتشار بسرعة في المسام، مع الحد من دخول الجزيئات كبيرة القطر. بفضل اختلاف معدل الانتشار النسبي لجزيئات الغاز ذات الأحجام المختلفة، يمكن فصل مكونات خليط الغاز بفعالية. لذلك، يجب أن يتراوح توزيع المسام الدقيقة في منخل الكربون الجزيئي بين 0.28 و0.38 نانومتر وفقًا لحجم الجزيء. في نطاق حجم المسام الدقيقة، ينتشر الأكسجين بسرعة إلى المسام عبر فتحة المسام، ولكن يصعب مرور النيتروجين عبر فتحة المسام، مما يؤدي إلى فصل الأكسجين والنيتروجين. يُعد حجم المسام الدقيقة أساس فصل الأكسجين والنيتروجين باستخدام غربال الكربون الجزيئي. إذا كان حجم المسام كبيرًا جدًا، يسهل دخول الأكسجين والنيتروجين إلى المسام الدقيقة للغربال الجزيئي، ولا يمكن فصلهما. إذا كان حجم المسام صغيرًا جدًا، لا يمكن للأكسجين والنيتروجين دخول المسام الدقيقة، ولا يمكن فصلهما.

جهاز فصل النيتروجين الهوائي بمنخل الكربون الجزيئي: يُعرف هذا الجهاز عمومًا باسم آلة النيتروجين. تعتمد هذه العملية على طريقة الامتزاز بالضغط المتأرجح (اختصارًا طريقة PSA) في درجة حرارة عادية. وهي عملية امتزاز وفصل بدون مصدر حراري. يتم امتصاص قدرة المنخل الجزيئي الكربوني على امتصاص المكونات الممتصة (وخاصةً جزيئات الأكسجين) أثناء الضغط وإنتاج الغاز وفقًا للمبدأ المذكور أعلاه، ويتم الامتزاز أثناء إزالة الضغط والعادم، وذلك لتجديد المنخل الجزيئي الكربوني. في الوقت نفسه، يمر النيتروجين المُخصّب في طور غاز الطبقة عبر الطبقة ليتحول إلى غاز ناتج، وكل خطوة هي عملية دورية. تشمل العملية الدورية لعملية PSA: الشحن بالضغط وإنتاج الغاز؛ الضغط الموحد؛ التخفيض التدريجي، العادم؛ ثم الضغط، إنتاج الغاز؛ عدة مراحل عمل تُشكّل عملية تشغيل دورية. وفقًا لطرق التجديد المختلفة للعملية، يمكن تقسيمها إلى عملية تجديد الفراغ وعملية تجديد الغلاف الجوي. يمكن أن تشمل معدات آلة تصنيع النيتروجين PSA وفقًا لاحتياجات المستخدمين نظام تنقية ضغط الهواء، ونظام امتصاص التأرجح بالضغط، ونظام التحكم في برنامج الصمام (يحتاج التجديد الفراغي أيضًا إلى مضخة فراغ)، ونظام إمداد النيتروجين.