ерми практично лінійні, і це є їх перевагою, тому лінійність визначає однаково легке протікання адсорбції та десорбції речовини, що є основною умовою проведення циклічних процесів поділу.
апроксимації ізотерм приводить до рівняння Фрейндліха:
(5)
Де a - величина адсорбції, нм 3/г;
p - рівноважний тиск, мм рт.ст.;
A і m - параметри рівняння, значення яких наведені в таблиці 6
Таблиця 6 - параметри рівняння Фрейндліха при температурі 25 ° С
ЦеолітАзотКіслородA N · 10 лютого, НСМ 3/г · мм рт.ст.m NAO • 10 +2, НСМ 3/г · мм рт.ст.mo CaA-I2,300,900,490,92CaA-II1,370,960,351,00CaA-III2,000,930,390,98NaX-I1,100,970,440,90NaX-II1,050,990,550,90NaX-III0,670,980,230,98
З даної таблиці випливає що адсорбируемого азоту значно вище адсорбованих кисню (AN gt; AO), а ізотерми практично лінійні (m N і mo? 1). Так само можна помітити, що відтворюваність адсорбційних властивостей навіть однотипних цеолітів є незадовільною, навіть для цеолітів, приготованих на одному підприємстві по одній рецептурі.
Цеоліт мають низьку чутливість адсорбційного розділення повітря до змін температури. Але все ж існує температурна область, в якій процеси поділу найбільш оптимальні. Позитивним моментом є те, що якраз в цій області лежать температури близькі до кімнатних.
Малюнок 7 - Залежність ступеня вилучення кисню від температури адсорбції для цеолітів. 1 - NaA; 2 - NaX; 3 - CaA.
Алюмосилікатні кристали цеоліту мають розмір близько 3-5 мкм і для практичного використання непридатні. Тому цеолітовий порошок (у тому числі як правило з добавкою зв'язувальної) формують у гранули сферичної або циліндричної форми діаметром 0,5-5 мм (Малюнок 8,9). Вирішальну роль у процесах перенесення починає грати дифузія в пористій структурі гранул. При цьому ефективний коефіцієнт дифузії азоту через його кращої адсорбованих трохи нижче, ніж для кисню.
Рисунок 8 - Цеоліт в сферичній формі
Рисунок 9 - Цеоліт в циліндричній формі
Зі збільшенням радіуса гранул кінетичний коефіцієнт різко убуває, і ефективність процесу знижується. Практично це проявляється в тому, що висока концентрація кисню в продукті (більше 90%), легко досягається при використанні микросферических гранул (d lt; l мм), насилу забезпечується при гранулах діаметром 2-3 мм і виявляється повністю недосяжною, коли їх діаметр перевищує 3 мм. Збільшення діаметра гранул від I до 3 мм, як випливає з наведених співвідношень, зменшує швидкість перенесення приблизно на порядок.
При здійсненні процесу воздухоразделенія необхідно враховувати наявність у повітрі аргону, води, діоксиду вуглецю. Аргон адсорбується і дифундує в цеолітах так само, як кисень. Це визначає таке ж співвідношення між киснем і аргоном в збагаченому газі, яке має місце у вихідному повітрі: кисень 20,95, аргон 0,93 об. %, O2/Аr=22,53. У відповідності з цими цифрами в адсорбционном процесі розділення повітря на цеолітах неможливо отримати газ, що містить більше 95,8% О2 (решта - Аr). Практично збагачений потік містить до 95-95,6% O2.
Вода як крісталлообразующіх компонент цеоліту завжди переважно адсорбується на цьому сорбенті, і дегідратований цеоліт, що знаходиться в контакті з парами води протягом досить довгого часу, втрачає свою здатність поглинати інші речовини. Однак у процесі розділення повітря вплив води порівняно невелика завдяки наявності в зазначеному процесі стадій противоточного скидання тиску і зворотного продування шару адсорбенту. Поглинальна здатність цеолітів по воді настільки велика, що вся вода, що надходить в шар, поглинається в порівняно тонкому лобовому шарі адсорбенту, протяжність якого складає приблизно 0,1 м. У [9] показано, що навіть шар цеоліту, складений з рівних частин дегидратированного і зволоженого адсорбенту, здатний здійснювати поділ повітря і поступово набуває ефективність повністю дегидратированного адсорбенту. Здатність до самодегідратаціі втрачається, якщо частка зволоженого цеоліту в первинному завантаженні перевищує 50%.
Діоксид вуглецю і ряд інших мікрокомпонентів повітря по адсорбованих займають проміжне місце між водою і азотом і подібно воді видаляються в лобовому шарі цеоліту.
Таким чином, адсорбційний процес розділення повітря на цеолітах заснований на переважної адсорбції азоту, в результаті якої газова фаза збагачується киснем. Цей, процес в основному призначений для отримання кіслородобогащенного повітря.
Отримання азотобогащенного газу або одночасне продукування кисню та азоту також можливо. Однак для цього потрі...
