منخل جزيئي للكربون

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: يستخدم منخل الكربون الجزيئي خصائص الغربلة لتحقيق فصل الأكسجين عن النيتروجين. في المنخل الجزيئي، لا تلعب الجزيئات الكبيرة والمتوسطة المسامية دور القناة إلا في امتصاص الغازات الشوائبة، حيث تنتقل الجزيئات الممتصة إلى المسام الدقيقة والمسام الدقيقة الفرعية، والمسام الدقيقة والمسام الدقيقة الفرعية هي 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. نظرًا لاختلاف 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 من 0.28 نانومتر إلى 0.38 نانومتر وفقًا لحجم الجزيء. في نطاق حجم المسام الدقيقة، يمكن للأكسجين أن ينتشر بسرعة إلى المسام من خلال فتحة المسام، ولكن يصعب مرور النيتروجين عبر فتحة المسام، مما يؤدي إلى فصل الأكسجين والنيتروجين. حجم المسام الدقيقة هو 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. حجم المسام صغير 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 (وخاصة 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 المخصب في طور غاز الطبقة عبر الطبقة ليتحول إلى غاز ناتج، وكل خطوة هي عملية دورية. تشمل العملية الدورية لعملية PSA: شحن الضغط وإنتاج الغاز؛ ضغط موحد؛ تخفيض الضغط، العادم؛ ثم الضغط، إنتاج الغاز؛ عدة مراحل عمل تُشكل 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.