Tööstusgaasi eraldamise tehnoloogia põhimõte

Tööstusgaasi eraldamise tehnoloogia põhimõte

Tööstuslik gaasieraldustehnoloogia viitab erinevate komponentide eraldamise tehnoloogiale segagaasis füüsikaliste või keemiliste meetoditega. Neid tehnoloogiaid kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses, naftatööstuses, meditsiinis, toiduainetööstuses jne. Järgnevalt on toodud mitmed levinumad tööstuslikud gaasieraldustehnoloogiad ja nende põhimõtted:

1. Krüogeenne meetod (madala temperatuuri meetod)

Põhimõte
Krüogeenne meetod kasutab gaasi veeldamise omadusi madalal temperatuuril. See vedeldab segatud gaasi, jahutades selle äärmiselt madalale temperatuurile, ja seejärel eraldab selle vastavalt erinevate komponentide keemispunktide erinevusele. Näiteks hapniku ja lämmastiku keemistemperatuurid õhus on vastavalt -183 kraadi ja -196 kraadi. Temperatuuri järkjärgulise tõstmisega saab kõigepealt aurustada lämmastikku ja ülejäänud on peamiselt vedel hapnik.

Rakendus
Krüogeenset meetodit kasutatakse peamiselt kõrge puhtusastmega hapniku, lämmastiku ja argooni suuremahuliseks tootmiseks. Seda on laialdaselt kasutatud õhueraldusseadmetes (ASU).

2. Adsorptsioonimeetod

Põhimõte
Adsorptsioonimeetod kasutab poorsete materjalide (nagu molekulaarsõelad) selektiivset adsorptsioonivõimet erinevate gaasimolekulide jaoks, et adsorbeerida sihtkomponente segatud gaasis. Molekulaarsõeltel on erinev hapniku ja lämmastiku selektiivne adsorptsioonivõime, nii et neid kahte gaasi saab adsorptsiooniga eraldada.

Rakendus
Adsorptsiooni kasutatakse sageli väikestes gaasieraldusseadmetes, eriti kui on vaja kiiret eraldamist. Seda on lihtne kasutada ja selle kasutuskulud on madalad, kuid kõrge puhtusastmega tooteid on raske hankida.

3. Membraani eraldamise meetod

Põhimõte
Membraanide eraldamise meetod kasutab teatud polümeermembraanide läbilaskvuse erinevust erinevatele gaasimolekulidele. Kui segagaas läbib membraani, on erinevate gaasimolekulide läbitungimiskiirus erinev, saavutades seeläbi eraldumise. Näiteks hapnik läbib membraani palju kiiremini kui lämmastik, seega saab hapnikku ja lämmastikku eraldada membraanide eraldamisega.

Rakendus
Membraaneraldusmeetod sobib hapnikurikaste toodete tootmiseks, kuid toote madala puhtuse ja väikese mastaabi tõttu on selle rakendamine tööstuses piiratud.

4. Surve kõikumise adsorptsioon (PSA)

Põhimõte
Surve kõikumise adsorptsiooni meetod kasutab gaasi adsorptsiooni ja desorptsiooni omadusi erinevatel rõhkudel. Perioodiliselt rõhku muutes adsorbeeritakse sihtgaas kõrgel rõhul ja desorbeeritakse madalal rõhul, saavutades seeläbi eraldumise. Näiteks kõrge rõhu all adsorbeerivad molekulaarsõelad lämmastikku, madalal rõhul aga eraldub lämmastik, eraldades seeläbi hapnikku.

Rakendus
Survekõikumisega adsorptsiooni kasutatakse laialdaselt väikestes ja keskmise suurusega hapniku ja lämmastiku tootmisettevõtetes, eriti kui on vaja tootmist paindlikult kohandada.

5. Vaakumsurve kõikumise adsorptsioon (VPSA)

Põhimõte
Vaakum-surve kõikumise adsorptsioon põhineb rõhu kõikumise adsorptsioonil ja tutvustab vaakumoperatsiooni, et parandada eraldamise tõhusust ja toote puhtust. Madala rõhu all oleva vaakumi sisseviimisega saab adsorbeeritud gaasi põhjalikumalt desorbeerida, parandades seeläbi eraldusefekti.

Rakendus
VPSA tehnoloogiat kasutatakse sageli kõrge puhtusastmega gaaside tootmisel, eriti kui on vaja ülikõrge puhtusastmega hapnikku ja lämmastikku.

Järeldus
Tööstuslikul gaasieraldustehnoloogial on tänapäevases tööstuses oluline roll. Erinevatel eraldustehnoloogiatel on oma eelised ja rakendusala. Õige tehnoloogia valimine võib oluliselt parandada tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti. Krüogeenne meetod, adsorptsioonimeetod, membraanide eraldamise meetod, rõhu kõikumisega adsorptsiooni meetod ja vaakum-surve kõikumise adsorptsiooni meetod on mitmed levinumad tööstuslikud gaasieraldustehnoloogiad, millel on oma vastavates valdkondades oluline roll.