Cuando se separan industrialmente mezclas de gases que pueden absorber gas, la operación de adsorción tiene ventajas significativas. En la actualidad, debido al desarrollo de la tecnología de adsorción y la aparición de nuevos adsorbentes, el proceso de adsorción se utiliza en unidades de separación criogénica de aire y aire de adsorción de oscilación de presión atmosférica para producir oxígeno y producir La aplicación de equipos de nitrógeno se ha convertido en una opción de rutina. En la separación criogénica del aire, los adsorbedores de tamiz molecular se utilizan en los sistemas de purificación del aire, de modo que el dióxido de carbono en el aire es inferior a 1 ppm, y el agua es inferior a 5 ppm. El proceso de utilizar tamiz molecular para producir oxígeno y nitrógeno a partir del aire mediante adsorción por oscilación de presión a temperatura ambiente también se ha convertido en otro dispositivo de separación del aire.
Según el tamaño de la unidad criogénica de separación de aire, puede dividirse en adsorbedor de flujo radial vertical y adsorbedor de flujo radial horizontal.
1. Diagrama esquemático del adsorbedor de tamiz molecular de flujo radial horizontal:
El adsorbente del tamiz molecular horizontal se carga a través de las bocas de inspección superiores en ambos extremos, la capa inferior es de alúmina para eliminar la humedad del aire, y la capa superior es de tamiz molecular para eliminar el dióxido de carbono, el acetileno y otros hidrocarburos, y el medio está separado por un tabique. El tubo de salida de aire de tamiz molecular está equipado con un distribuidor de gas y un cartucho de filtro de polvo, y el tubo de entrada de aire está equipado con un deflector de distribución uniforme de gas.
Ventajas: tecnología madura, estructura y diseño de procesos sencillos, fácil mantenimiento.
Inconvenientes: gran superficie, gran resistencia de trabajo, caudal lento, distribución desigual del aire, elevado consumo de energía.
2. Diagrama esquemático del adsorbedor de tamiz molecular de flujo radial vertical:
El adsorbedor vertical se compone de una carcasa exterior, una rejilla de tres capas y un tubo central. La alúmina activada se instala en la capa intermedia entre la rejilla exterior y la rejilla central, y el tamiz molecular se instala en la capa intermedia entre la rejilla central y la rejilla interior. El peso de toda la alúmina y los tamices moleculares es soportado por una rejilla de tres capas suspendida en el cabezal superior. La parte superior del cilindro está equipada con un tubo de carga para rellenar la alúmina y los tamices moleculares.
Cuando el purificador está en funcionamiento, el aire entra por la parte inferior, pasa primero por la capa de alúmina para eliminar la humedad del aire, luego pasa por la capa de tamiz molecular para eliminar el dióxido de carbono, el acetileno y otros hidrocarburos, y se descarga por la parte superior del recipiente a través del filtro.
Cuando se regenera el purificador, el nitrógeno contaminado de la caja fría entra por la parte superior del recipiente y se descarga por la parte inferior, en dirección opuesta a la de adsorción. El cilindro central no sólo funciona como filtro, sino que la estructura especial del centro puede garantizar que el aire de avance o el aire de retroceso regenerado tengan la misma velocidad de gas en cada sección, de modo que la velocidad de adsorción y la capacidad de adsorción de cada parte del lecho de adsorción a lo largo de la dirección axial sean uniformes. El tiempo de saturación de adsorción es el mismo.
Ventajas: distribución uniforme del aire, poco espacio ocupado, poca resistencia, caudal rápido y bajo consumo de energía.
Desventajas: estructura compleja, diseño de procesos complicado, coste de fabricación elevado y mantenimiento difícil.
Debido al rendimiento de adsorción del tamiz molecular 13X, puede ser un largo período de adsorción de agua y dióxido de carbono en el aire, su adsorción pertenece al tipo de separación de equilibrio.
Los tamices moleculares de la serie JLPM de Jalon se utilizan principalmente para el secado criogénico de gases industriales en general. El sistema de purificación en la unidad de separación de aire elimina H2O y CO2, así como la desulfuración de gas natural y otros hidrocarburos (eliminación de H2S y mercaptanos) y CO2.
Cabe mencionar que North Copper Co. LTD, Yuanqu Smelter revisa la unidad de separación de aire utilizando tamiz molecular de alta eficiencia, los proyectos de alúmina activada utilizan tamiz molecular criogénico de separación de aire de quinta generación Jianlong JLPM. El tamiz molecular del equipo fue reemplazado el 12 de abril de 2020, y se puso en funcionamiento el 26 de abril. Del 5 al 8 de mayo después de 72 horas de funcionamiento a plena carga, el CO2 a la salida del adsorbedor de tamiz molecular es estable a 0,2-0,3ppm, lo que cumple con los requisitos del cliente para CO2 ≤1ppm. El ciclo de adsorción se amplía de 4 a 8 horas, por lo que el número de regeneraciones del adsorbedor de tamiz molecular se reduce de 6 a 3, lo que no sólo prolonga la vida útil de las válvulas del equipo y del tamiz molecular, sino que también reduce la carga de potencia, y tiene un importante efecto de ahorro de energía.
El tamiz molecular de alto rendimiento de quinta generación Jalon JLPM es un tamiz molecular de cristal X adecuado para dispositivos de prepurificación de aire. No sólo puede adsorber eficazmente CO2 y vapor de agua, sino que también tiene buenas características dinámicas y físicas. En condiciones de proceso estándar, el JLPM suele trabajar en sinergia con la alúmina y tiene una capacidad de adsorción muy alta para el vapor de agua y el CO2 . En lugar del tamiz molecular 13X, el ciclo de adsorción puede duplicarse tras un llenado optimizado.
Por lo demás, el tamiz molecular de alto rendimiento de quinta generación JLPM aportará múltiples beneficios a los diseñadores y operadores de separación de aire. Para el diseño de nuevas unidades de separación de aire, la aplicación de JLPM puede hacer que el área de separación de aire sea más pequeña, reduciendo así la inversión en equipos y los costes operativos; para la transformación de equipos antiguos, la sustitución del tamiz molecular JLPM puede reducir el consumo de energía y prolongar la vida útil de los equipos.