בשנים האחרונות, עם התפתחות טכנולוגיית הפיתוח והתהליכים וההתרחבות המתמשכת של תחומי יישומי הגז, במיוחד השיפור המתמיד של דרישות האיכות והכמות לחמצן, חנקן וחנקן, חברות רבות הגדילו את השקעתם במחקר ויישום טכנולוגיים, הגדלת מאוד את שיעור הפקת הגז בשוק הגז, והפיכה לטכנולוגיית הפרדת אוויר חזקה נוספת לאחר הפרדת אוויר קריוגנית. למרות שלטכנולוגיית הפקת חמצן יש היסטוריה של שנים רבות, עדיין יש צורך לפתח אותה עוד כי היא פתחה דרך חדשה בתחום הפקת החמצן והיא ייחודית. ניצול ההישגים החדשים של המדע החדשני העכשווי, בחינת מנגנון תהליך הפרדת הספיחה, ותכנון קפדני ואופטימיזציה של פרמטרים יהיו הכיוון והמוקד של הפיתוח של טכנולוגיה זו.
מושג הפרדת ספיחה
תהליך הפרדת הספיחה מורכב משני שלבים: ספיחה וספיחה של נוזל. כבר בשנת 1990, ... העלו את המושג "ספיחה", וספיחה בתנודת לחץ שייכת לספיחה פיזית. ספיחה פיזית היא תופעה משטחית. באזור הדו-פאזי, הנוזל והמוצק הנקבובי משולבים זה עם זה. קיים כוח בין-מולקולרי בין שני השלבים, הגורם למולקולות הנוזל להצטבר ולהתרכז על פני המוצק הנקבובי. עבור נוזלים מרובי רכיבים, ישנם הבדלים בכוחות בין כל רכיב למוצק הנקבובי, ולכן מתרחשת ספיחה סלקטיבית. בתנאים מסוימים, הרכיבים הנספגים על פני הפאזה המוצקה עוזבים את הממשק וחוזרים לשלב הנוזלי. תהליך זה הוא תהליך הפוך של ספיחה, הנקרא ספיחה או ספיחה.
באמצעות ספיחה ופירוק מושגים הפרדת רכיבים והתחדשות פאזה מוצקה, ובכך מממשים את ההפרדה והטיהור של נוזלים מעורבים. החומר הנקבובי בשלב המוצק נקרא סופח, והנוזל הנספג נקרא סופח. כאשר הנוזל נספג, המרחק בין מולקולות מצטמצם, האנרגיה הקינטית המולקולרית מצטמצמת ומשתחרר חום. להיפך, במהלך הספיחה, האנרגיה הקינטית המולקולרית עולה, ונדרשת ספיגת חום כדי להסיר את המולקולות הנספגות שנספגות על פני השטח.
עקרון ייצור חמצן על ידי ספיחה בתנופת לחץ
הפרדת הספיחה של הגז המעורב מסתיימת בלחץ, ורכיבי הגז הנספגים נספגים בתנאי לחץ מופחת כדי להשיג הפרדה בין מרכיבי הגז המעורב להתחדשות הסופח. איזותרמית איזותרמית ספיחה של רכיב נוזלים, כאשר הטמפרטורה קבועה, כמות הספיגה של הגז המעורב על הסופח עולה עם עליית הלחץ החלקי של הרכיב;
בהנחה שהטמפרטורה במיכל הספיחה נשארת קבועה במהלך הספיחה והספיחה, על ידי שינוי הלחץ החלקי של רכיב הנוזל, כמות הספיחה של הנוזל על סופח הפאזה המוצק תשתנה לאורך איזותרמית הספיחה, נקודת העבודה היא בין הנקודות , וההבדל בין כמויות הספיחה של שתי הנקודות הוא כמות ההפרדה של הרכיבים של מחזור הספיגה האיזותרמית בלחץ. עם זאת, בתהליך הפרדת ספיחה בתנופת לחץ בפועל, תהליך הספיחה משחרר חום, ותהליך הספיחה סופג חום. הטמפרטורה של מצע הספיחה תשתנה, ומשפיעה על התרחשות תהליך הספיחה. ככל שהספיחה מתמשכת, תהליך הספיגה בפועל בתנודת הלחץ יתקדם בין שתי הנקודות לבין כמות ההפרדה בפועל של רכיבי הספיחה בתנופת הלחץ.
הגדלת ההפרש בכמות הספיחה של מרכיבי הגז על הסופח במהלך תהליכי הספיחה והספיחה תעזור לשפר את אפקט ההפרדה. בנוסף לכך שיש הבדל גדול בסלקטיביות עבור כל רכיב, לספוח הנבחר צריך להיות גם שינוי משמעותי בשיפוע איזותרמית הספיחה, ויש להגדיל את שינוי הלחץ ככל האפשר כדי להעלות את ערך השינוי של ספיחת הרכיב. סְכוּם. ייצור חמצן משתמש באוויר כגז הגולמי ובמסננות מולקולריות זאוליט כסופחי פאזה מוצקה. מנגנון ההפרדה שייך לסוג הפרדת שיווי המשקל, כלומר ההבדל בכוח הבין-מולקולרי בין מולקולות חנקן וחמצן באוויר בנקבוביות המסננת המולקולרית מנוצל במלואו להשגת ייצור חמצן בהפרדת אוויר.
מומנט הדיפול של מולקולת החנקן הוא , מומנט הדיפול של מולקולת החמצן הוא , ויכולת הקיטוב של חנקן גדולה יותר, כך שהאינטראקציה בין חנקן לקטיונים ומשטחים קוטביים בזאוליט חזקה מזו שבין חנקן וחמצן. לכן, נפות מולקולריות זאוליט יכולות לספוג חנקן באופן סלקטיבי. על ידי ניצול התכונה של נפות מולקולריות זאוליט לספיחת חנקן בלחץ בינוני ונמוך, מטרת הפרדת החנקן והחמצן באוויר מושגת באמצעות טיפול להגברת לחץ, ולאחר מכן מופחת הלחץ כדי לספוח את החנקן שנספג בשלב המוצק מסננות מולקולריות, כך שניתן למחזר את הנפות המולקולריות של השלב המוצק.
