مولد الأكسجين للاستخدام الصناعي عملية تجديد الامتزاز شائعة الاستخدام هي الامتزاز المتأرجح بالضغط (PSA). تعمل عملية PSA بشكل عام على تغيير الضغط أثناء عملية الامتزاز لتحقيق الامتزاز والامتزاز. عملية PSA الأساسية هي الامتزاز تحت الضغط والامتزاز تحت ضغط منخفض أو الضغط الجوي. الامتزاز المتأرجح بالضغط الفراغي (VPSA) عبارة عن عملية امتزاز متأرجحة بالضغط يتم امتصاصها تحت الضغط ويتم امتصاصها تحت ضغط منخفض (الفراغ). وهو أيضًا نوع من عمليات PSA ويستخدم حاليًا على نطاق واسع في إنتاج الأكسجين في مجال فصل الغاز.
مبدأ عملية إنتاج الأكسجين عن طريق امتصاص الضغط المتأرجح
وفقًا لآلية فصل مكونات الغاز عن طريق الامتزاز المتأرجح بالضغط، يمكن تقسيم المواد الماصة إلى مواد ماصة انتقائية حركية وممتزات انتقائية متوازنة. يتم فصل الأول على أساس الفرق في معدل انتشار الجزيئات الممتزة في المسام الدقيقة للمادة الممتزة، في حين يتم فصل الأخير على أساس حجم قوة الجزيئات الممتزة في مسام المادة المازة. المادة الممتزة لإنتاج الأكسجين عن طريق الامتزاز المتأرجح بالضغط هي المنخل الجزيئي للزيوليت. المنخل الجزيئي للزيوليت المستخدم لإنتاج الأكسجين يشتمل بشكل أساسي على المنخل الجزيئي للزيوليت من النوع X (مثل LiX وNaX وCaX) والمنخل الجزيئي للزيوليت من النوع A (مثل CaA).
المنخل الجزيئي للزيوليت عبارة عن بلورة سيليكات مسامية بحجم مسام يصل إلى حجم الحجم الجزيئي. وهو قطبي وينتمي إلى مادة ماصة انتقائية متوازنة. وتتكون بشكل رئيسي من ثقوب أيونية وهياكل عظمية مشحونة من السيليكون والألومنيوم. يتمثل الدور الرئيسي للكاتيونات في المناخل الجزيئية للزيوليت في استكمال نقص الشحنة الموجبة لرباعي أسطح أكسيد الألومنيوم التي تشكل الهيكل العظمي للمنخل الجزيئي. تتم مشاركة الكاتيون بواسطة أكسيد ألومنيوم آخر أو رباعي أسطح أكسيد السيليكون، مما يؤدي إلى توسيع المساحة ثلاثية الأبعاد للشبكة لتشكيل هيكل قفص ثلاثي الأبعاد. الكاتيونات الموجودة في الشبكة لها تأثير نقاط الشبكة الإيجابية القوية المحلية، والتي تجذب الجزيئات القطبية كهربائيًا. تنتج جزيئات الأكسجين والنيتروجين غير القطبية لحظات ثنائية القطب تحت الاستقطاب، وتكون ثنائيات القطب المستحثة المنتجة لها تأثيرات امتزاز مع ثنائيات القطب الكامنة في المادة المازة. في ظل ظروف متساوية الحرارة، تكون قوة تحريض النيتروجين أكبر من قوة الأكسجين. إن قدرة امتصاص النيتروجين بواسطة المنخل الجزيئي للزيوليت أكبر من قدرة الأكسجين. عندما يمر الأكسجين والنيتروجين عبر طبقة المنخل الجزيئي للزيوليت في نفس الوقت، يتم امتصاص جزيئات النيتروجين بشكل أساسي، وتكون جزيئات الأكسجين أقل امتصاصًا. وبالتالي، يتم فصل الأكسجين والنيتروجين، ويتم إثراء الأكسجين غير الممتز وإخراجه كمنتج أكسجين.
ينتمي المنخل الجزيئي للزيوليت من النوع X إلى النظام البلوري متساوي القياس وله هيكل زيوليت مكعب ثماني السطوح (FAU). هيكلها العظمي من السيليكون والأكسجين وهيكلها الهيكلي من الألومنيوم والأكسجين هما نفس هيكل زيوليت الفوجاسيت الطبيعي [28]. يحتوي الهيكل العظمي FAU للمنخل الجزيئي للزيوليت من النوع X على هيكلين تجويفيين ثلاثي الأبعاد. هيكل التجويف الكبير عبارة عن أقفاص فائقة يبلغ قطر مسامها حوالي 13 أنجستروم، وهيكل التجويف الصغير عبارة عن أقفاص (سودالايت أو أقفاص) يبلغ قطر مسامها حوالي 8 أنجستروم.
بشكل عام، تنقسم المناخل الجزيئية الاصطناعية ذات بنية الفوجاسيت (FAU) إلى المناخل الجزيئية من النوع Y (n(SiO2)/n(Al2O3)＞3.0) والمناخل الجزيئية من النوع X (2.{{8 }} أقل من أو يساوي n(SiO2)/n(Al2O3) أقل من أو يساوي 3.0) وفقًا للنسب المولية المختلفة للسيليكون والألومنيوم [n(SiO2)/n(Al2O3)] . إن النسبة المولية للسيليكون والألومنيوم للمنخل الجزيئي من النوع X (LSX) ذات نسبة السيليكون والألومنيوم المنخفضة تتراوح بين 2.0-2.2. بسبب انخفاض نسبة السيليكون إلى الألومنيوم في إطارها، فهي تحتوي على شحنات سالبة أكثر، لذا فإن قدرتها على تبادل الكاتيونات كبيرة، وكثافة الشحنة عالية وقدرة الامتصاص قوية؛ في الوقت نفسه، يحتوي على هيكل طوبولوجي FAU، وله حجم مسام كبير وحجم مسام للمنخل الجزيئي للزيوليت من النوع X نفسه، وله قدرة امتصاص كبيرة. ولذلك، فإن المناخل الجزيئية من نوع LSX تتمتع بأداء امتصاص ممتاز [30]. أيون الليثيوم (Li+) هو أيون فلز له أصغر نصف قطر، وله كثافة شحنة عالية جدًا، وله قابلية استقطاب عالية.
بعد تعديل المنخل الجزيئي 13X (NaX) عن طريق تبادل Li+ ليصبح منخل جزيئي Li-LSX عالي التبادل، تم تحسين معامل فصل النيتروجين والأكسجين وقدرة امتصاص النيتروجين، وأصبح أداء الامتزاز الانتقائي أفضل. لذلك، أصبح المنخل الجزيئي Li-LSX هو أفضل مادة ماصة معترف بها حاليًا في إنتاج الأكسجين بامتصاص تأرجح الضغط، وهو أيضًا المادة الماصة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي الفعلي.
الوسم : مولد الأوكسجين للاستخدام الصناعي، مصنعي مولد الأوكسجين للاستخدام الصناعي في الصين، الموردين
