منخل جزيئي للكربون

1. قطر الجسيمات: 1.0-1.3 مم

2. الكثافة الظاهرية: 640-680 كجم/م³

3. فترة الامتزاز: 2 × 60 ثانية

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. يُستخدم المنخل الجزيئي الكربوني (CMS) لفصل النيتروجين من الهواء، وذلك باستخدام عملية النيتروجين عند درجة حرارة الغرفة وضغط منخفض. بالمقارنة مع عملية النيتروجين التقليدية ذات الضغط العالي والبرودة الشديدة، يتميز هذا المنخل بتكاليف استثمارية أقل، وسرعة إنتاج عالية للنيتروجين، وتكلفة منخفضة. لذلك، يُعدّ المنخل الجزيئي الكربوني (CMS) المادة الماصة المفضلة في الصناعات الهندسية لفصل النيتروجين الغني من الهواء بتقنية امتزاز تأرجح الضغط (PSA). يُستخدم هذا النيتروجين على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية، وصناعة النفط والغاز، والصناعات الإلكترونية، والصناعات الغذائية، وصناعة الفحم، والصناعات الدوائية، وصناعة الكابلات، والمعالجة الحرارية للمعادن، والنقل والتخزين، وغيرها.

مبدأ العمل: يستخدم المنخل الجزيئي الكربوني خصائص الفرز لفصل الأكسجين والنيتروجين. في عملية امتزاز الغازات الشائبة بواسطة المنخل الجزيئي، تعمل المسامات الكبيرة والمتوسطة كقنوات فقط، حيث تنتقل الجزيئات الممتزة إلى المسامات الدقيقة ودون الدقيقة، والتي تمثل الحجم الحقيقي للامتزاز. كما هو موضح في الشكل السابق، يحتوي المنخل الجزيئي الكربوني على عدد كبير من المسامات الدقيقة، مما يسمح للجزيئات الصغيرة بالانتشار بسرعة داخلها، بينما يحد من دخول الجزيئات الكبيرة. وبسبب اختلاف معدل الانتشار النسبي لجزيئات الغاز ذات الأحجام المختلفة، يمكن فصل مكونات خليط الغاز بكفاءة. لذلك، يجب أن يتراوح توزيع المسامات الدقيقة في المنخل الجزيئي الكربوني بين 0.28 نانومتر و0.38 نانومتر، وذلك تبعًا لحجم الجزيء. ضمن نطاق حجم المسام الدقيقة، يمكن للأكسجين أن ينتشر بسرعة داخل المسام عبر فتحاتها، بينما يصعب على النيتروجين المرور عبرها، مما يؤدي إلى فصل الأكسجين عن النيتروجين. يُعدّ حجم المسام الدقيقة أساس فصل الأكسجين عن النيتروجين باستخدام المناخل الجزيئية الكربونية؛ فإذا كان حجم المسام كبيرًا جدًا، يسهل دخول الأكسجين والنيتروجين إلى المسام الدقيقة، وبالتالي لا يمكن فصلهما؛ وإذا كان حجم المسام صغيرًا جدًا، فلا يمكن للأكسجين والنيتروجين دخول المسام الدقيقة، وبالتالي لا يمكن فصلهما أيضًا.

جهاز فصل النيتروجين عن الهواء باستخدام منخل جزيئي كربوني: يُعرف هذا الجهاز عمومًا باسم آلة النيتروجين. تعتمد العملية التقنية على طريقة امتزاز تأرجح الضغط (PSA) عند درجة حرارة الغرفة. امتزاز تأرجح الضغط هو عملية امتزاز وفصل بدون مصدر حراري. يتم امتزاز المكونات (جزيئات الأكسجين بشكل أساسي) على المنخل الجزيئي الكربوني أثناء عملية الضغط وإنتاج الغاز وفقًا للمبدأ المذكور أعلاه، ثم يتم إطلاقها أثناء عملية تخفيف الضغط والتفريغ، وذلك لتجديد المنخل الجزيئي الكربوني. في الوقت نفسه، يمر النيتروجين المُخصب في الطور الغازي عبر المنخل ليصبح غاز المنتج، وتُعد كل خطوة عملية دورية. تشمل العملية الدورية لعملية امتزاز تأرجح الضغط ما يلي: شحن الضغط وإنتاج الغاز؛ ضغط ثابت؛ تخفيف الضغط والتفريغ؛ ثم الضغط وإنتاج الغاز؛ عدة مراحل تشغيلية، تُشكل عملية تشغيل دورية. وفقًا لطرق التجديد المختلفة للعملية، يمكن تقسيمها إلى عملية تجديد بالتفريغ وعملية تجديد بالهواء. يمكن أن تشمل معدات آلة صنع النيتروجين بتقنية امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) وفقًا لاحتياجات المستخدمين نظام تنقية ضغط الهواء، ونظام امتزاز الضغط المتأرجح، ونظام التحكم في برنامج الصمام (كما يحتاج تجديد الفراغ إلى مضخة فراغ)، ونظام إمداد النيتروجين.