La séparation de l’air par tamis moléculaire pour la production d’azote repose principalement sur la structure microporeuse des matériaux à tamis moléculaire pour séparer l’oxygène et l’azote. Cette technologie sépare l’oxygène et l’azote en filtrant le gaz mixte à travers un lit de tamis moléculaire. La taille des micropores dans les matériaux à tamis moléculaire peut être contrôlée avec précision, ce qui permet une adsorption sélective de l’oxygène plutôt que de l’azote. Cette technologie permet donc une préparation efficace et précise de l’azote.
Installation de production d’azote à tamis moléculaire
Domaine d’application
La technologie de séparation de l’air par tamis moléculaire pour la production d’azote a été largement appliquée dans divers domaines, notamment l’industrie, la médecine et la recherche. Par exemple :
Secteur industriel. La séparation de l’air par tamis moléculaire peut être utilisée pour l’approvisionnement en azote dans des industries telles que la sidérurgie, la chimie, l’électronique et l’alimentation.
Domaine médical. La séparation de l’air par tamis moléculaire peut être utilisée pour fournir du gaz à divers anesthésistes utilisant l’azote et pour séparer l’oxygène médical.
Domaine de la recherche. La séparation de l’air par tamis moléculaire peut être utilisée pour l’approvisionnement en azote dans la recherche scientifique, les laboratoires, les instruments et d’autres domaines.
En résumé, la séparation de l’air par tamis moléculaire pour la production d’azote est une technologie de préparation de l’azote efficace, économe en énergie et respectueuse de l’environnement qui a été largement appliquée dans divers domaines. Avec l’importance croissante accordée à la protection de l’environnement et à l’utilisation de l’énergie, les perspectives d’application de cette technologiey will be even broader.
La technologie de production d’azote par séparation de l’air à l’aide d’un tamis moléculaire présente les avantages suivants :
Efficacité et économie d’énergie. Cette technologie ne nécessite pas l’utilisation de substances à forte consommation d’énergie telles que l’air liquide ou l’air comprimé, et permet d’utiliser directement l’air pour la préparation de l’azote, ce qui permet de réaliser des économies d’énergie et de réduire les coûts.
Protection de l’environnement. La technologie de production d’azote par séparation de l’air à l’aide d’un tamis moléculaire ne produit aucun polluant, ce qui permet une production d’azote écologique.
Grande flexibilité. La structure microporeuse des matériaux à tamis moléculaire peut être ajustée selon les besoins afin d’obtenir la séparation de l’oxygène et de l’azote sous différentes pressions.
Cette technologie présente également certains inconvénients, tels que :
Elle nécessite des matériaux à tamis moléculaire de haute qualité. La préparation des matériaux à tamis moléculaire nécessite des processus précis et des matières premières de haute pureté, ce qui rend leur prix relativement élevé.
La durée de vie des matériaux à tamis moléculaire est soumise à certaines limites. La durée de vie des matériaux à tamis moléculaire est limitée par les conditions d’utilisation, telles que la vitesse du flux d’air, la température de fonctionnement, etc.
Méthodes générales de production d’azote
Il existe actuellement différentes méthodes de production d’azote, notamment la séparation des gaz par adsorption à température ambiante, la séparation à basse température, la séparation par membrane, l’adsorption par compression, etc. Chacune de ces méthodes présente des avantages et des inconvénients, mais dans la pratique, la séparation à basse température et l’adsorption par compression sont couramment utilisées.
Le principe et le procédé de production d’azote à partir de tamis moléculaires
La production d’azote par tamis moléculaire est une technologie de séparation à basse température pour la production d’azote. Son principe est d’utiliser l’adsorption et la désorption des molécules de gaz par des tamis moléculaires pour séparer les gaz de l’air par des changements de pression et de température, obtenant ainsi de l’azote pur.
Le processus spécifique est le suivant:
Après le prétraitement, l’air entre dans l’unité de production d’azote.
L’air passe d’abord par un dispositif d’adsorption alternatif pour éliminer les impuretés telles que l’humidité et le dioxyde de carbone.
L’air pénètre dans la colonne d’adsorption du tamis moléculaire, où les molécules d’azote sont captées sélectivement à basse température, tandis que d’autres molécules gazeuses telles que l’oxygène sont rapidement libérées.
Après que les molécules d’azote dans la colonne d’adsorption du tamis moléculaire soient saturées, l’azote pur est libéré de la colonne d’adsorption du tamis moléculaire par des étapes telles que la colonne de désorption et le swing de pression.
L’air est une matière première industrielle peu coûteuse qui contient de l’azote, de l’oxygène, de l’argon, ainsi que de l’humidité, du dioxyde de carbone et du sulfure d’hydrogène. L’oxygène produit par la séparation de l’air peut être utilisé pour la fabrication de l’acier, et l’oxygène pur et l’air enrichi en oxygène peuvent également être utilisés pour la fusion de métaux non ferreux et la fermentation biologique; L’azote obtenu par séparation de l’air peut être utilisé dans la production d’engrais, l’industrie métallurgique, les réfrigérants, etc. Cependant, dans les applications directes et indirectes d’air, il est nécessaire d’éliminer d’abord l’humidité et les substances telles que le dioxyde de carbone de l’air. Parce que ces ingrédients causent souvent des dommages graves.
Le séchage de l’air avec des tamis moléculaires est très pratique et efficace. Il peut éliminer complètement l’humidité à la température et à la pression ambiante. À moyenne et haute pression, en plus de la déshydratation, il peut également éliminer simultanément le dioxyde de carbone et l’acétylène. De plus, dans les mêmes conditions, le séchage de l’air avec des tamis moléculaires peut atteindre un point de rosée plus faible qu’avec le gel de silice, et la capacité d’adsorption est 3-4 fois plus élevée.
Avant d’utiliser la séparation de l’air par tamis moléculaire pour la production d’oxygène, il est nécessaire d’éliminer d’abord l’humidité, le dioxyde de carbone et l’acétylène de l’air. Sinon, l’eau et le dioxyde de carbone peuvent provoquer le gel du système de fractionnement à basse température, tandis que l’acétylène peut provoquer des explosions.
L’eau, le dioxyde de carbone et l’acétylène sont des molécules très polaires ou insaturées, et les tamis moléculaires ont une forte affinité pour eux. L’ordre d’affinité est H2O ≥ C2H2 ≥ CO2, par conséquent, le degré de purification de l’air est principalement déterminé par l’efficacité de l’élimination du CO2.
L’activité cinétique des tamis moléculaires d’adsorption du CO2 est liée à la température, à la pression atmosphérique et au débit. La pratique a montré que l’utilisation de tamis moléculaires 13X et 5A sous pression moyenne et haute peut simultanément éliminer l’humidité, le dioxyde de carbone et l’acétylène de l’air. Lors de l’utilisation d’un concentrateur d’oxygène pour produire de l’oxygène, l’air comprimé peut être envoyé à une tour de distillation pour une séparation cryogénique en azote et en oxygène après avoir été adsorbé par un siev moléculairee once.