Hoy, muchos de los gases separados del aire, como nitrógeno, oxígeno e hidrógeno, se usan más ampliamente. Entonces, ¿cómo separar el gas más útil del aire para reciclar, para satisfacer las más necesidades de las personas? Este documento tiene la intención de analizar los dos métodos del análisis crioseg años y el método de separación de membrana, y encontrar el mejor dispositivo de separación de aire a través del principio de cada principio, para recuperar efectivamente los diversos ingredientes activos en el aire y mejorar la eficiencia de utilización de los recursos.
Contenido
1 Método de separación criogénica: un método para separar gases por medios mecánicos
2 Método de separación de membrana: un método para separar los gases mediante diferentes una unión, disolución y difusión de varias moléculas en la superficie de la membrana
3 Dispositivos de separación de aire que combina el método de separación criogénica y el método de separación de membrana
3.1 Principios básicos del método de separación criogénica y su dispositivo de separación de aire correspondiente
3.2 Principios básicos del método de separación de membrana y su dispositivo de separación de aire correspondiente
4 conclusión
2 Método de separación de membrana: un método para separar los gases mediante diferentes una unión, disolución y difusión de varias moléculas en la superficie de la membrana
3 Dispositivos de separación de aire que combina el método de separación criogénica y el método de separación de membrana
3.1 Principios básicos del método de separación criogénica y su dispositivo de separación de aire correspondiente
3.2 Principios básicos del método de separación de membrana y su dispositivo de separación de aire correspondiente
4 conclusión
La separación criogénica, en términos simples, es separar los gases en la mayor medida posible a través de diferentes temperaturas. Adopta principalmente un método mecánico, como expandir el gas a través de diferentes medios, y luego enfriarlos de acuerdo con los diferentes puntos de ebullición de varios gases. Diferentes gases se separan con mayor precisión de esta manera. En mi país, el 80% de la producción de oxígeno proviene de este método. El gas separado por este método tiene una precisión relativamente alta, pero el costo en el proceso de separación también es alto. Este método es más adecuado para la separación de gases con una gravedad específica mayor en el aire, como el nitrógeno y el oxígeno. Sin embargo, al separar los gases con una proporción menor en el aire, muestra sus deficiencias y limitaciones. Aunque hemos estado trabajando duro para mejorar la gestión técnica y hemos logrado logros considerables, el nivel aún debe mejorarse aún más.
La separación de membrana es una nueva generación de tecnología de separación de gas en comparación con la tecnología existente de separación de aire. Utiliza principalmente una cierta presión para separar efectivamente los diversos componentes del gas de acuerdo con la unión, la disolución y la difusión de las moléculas de gas diferentes que se separarán en el gas en la superficie de la membrana. En comparación con el método de separación criogénica, su característica principal es que no tiene ninguna reacción química, no utiliza ningún aditivo químico, tiene bajo costo, consume menos energía, tiene una fuerte adaptabilidad, tiene bajos requisitos para el tamaño del nivel del dispositivo, tiene un alto factor de seguridad, es altamente confiable y, por supuesto, tiene una amplia gama de aplicaciones. En la sociedad actual, esta tecnología es relativamente madura y se ha utilizado ampliamente en muchos campos de separación de gases. Al mismo tiempo, los enormes beneficios económicos y sociales aportados por esta tecnología se han convertido en uno de los medios más importantes de tecnología de separación. Es elogiado por los países desarrollados por su recreación creativa de más recursos disponibles y es un avance tecnológico del que la humanidad está orgullosa. El método de separación de membrana se está desarrollando constantemente, y el material de la membrana se actualiza constantemente. Los materiales utilizados para las membranas incluyen varios materiales naturales, como varios derivados de celulosa, etc., así como materiales artificiales, como varios polímeros sintéticos y algunos materiales especiales. En los últimos años, se han desarrollado algunos materiales de membrana emergentes, como membranas compuestas, membranas de filtración nano-material, membranas de polímeros funcionales, etc. Los académicos relevantes también han predicho que la innovación y los avances en las membranas se convertirán en la clave para influir en esta tecnología.
3 Dispositivos de separación de aire que combina el método de separación criogénica y el método de separación de membrana
3.1 Principios básicos del método de separación criogénica y su dispositivo de separación de aire correspondiente
El principio de funcionamiento del método de separación criogénica en la separación del aire es relativamente simple. Toma aire como materia prima y pasa por una serie de procedimientos, incluida la concentración a gran escala, la purificación paso a paso y el uso del intercambio de calor para licuar el aire en aire líquido. Es aproximadamente como sigue: antes de ingresar al compresor, el aire debe filtrarse a través del dispositivo de filtro de aire para que sea más puro antes de ingresar al dispositivo de compresión de aire. Después de comprimirse a una presión adecuada, ingresa al dispositivo de enfriamiento de aire para reducir rápidamente la temperatura del aire. Sobre esta base, el aire se seca, que se puede hacer a través de un purificador de secador de aire para eliminar algunas sustancias innecesarias en el aire, como humedad, dióxido de carbono y otras sustancias. En la configuración del dispositivo de separación de aire, también es necesario garantizar que los dos flujos de líquido estén bien tratados y recolectados. Por un lado, después de purificar el aire, debe asegurarse de que ingrese al intercambio de calor principal y al recipiente de calefacción en el dispositivo de separación de aire. El gas líquido que no ha pasado, es decir, el gas líquido devuelto, alcanza la temperatura óptima a través del dispositivo de enfriamiento y luego se envía al fondo del contenedor de destilación de purificación. El nitrógeno se puede recolectar completamente en la parte superior del contenedor, y el aire líquido en la parte inferior se condensa nuevamente. Está condensado y evaporado a través de una serie de dispositivos de condensación. El nitrógeno finalmente se condensa, y parte del líquido retenido finalmente se establece en secciones. Por supuesto, también puede fluir hacia el principal contenedor de intercambio de calor y calefacción nuevamente, y luego ingresar al contenedor de expansión para expandirse y enfriarse cuando alcance un cierto nivel. Parte del gas se puede separar y reutilizar nuevamente, y el resto se descargará en la atmósfera. Se puede ver a partir de esto que para establecer un dispositivo de separación de aire, por un lado, se logran la compresión profunda y la reducción del aire y la purificación exhaustiva del aire; Por otro lado, es la separación final del aire. Por supuesto, el nitrógeno líquido separado del aire también debe tener un recipiente especial para el almacenamiento y el transporte de líquidos. Al inspeccionar su equipo, es necesario asegurarse de que el nitrógeno líquido esté bien sellado y ingrese de manera segura el contenedor correspondiente.
Desde una perspectiva molecular, la separación de la membrana se refiere a un método técnico que selecciona y separa continuamente una mezcla de moléculas con diferentes radio de partículas cuando pasa a través de una membrana. También tiene las funciones de separación ininterrumpida, concentración de alta calidad, purificación a gran escala y refinamiento de sustancias contenidas en el gas, incluida la electrodiálisis, la ósmosis inversa, la ultrafiltración y la diálisis. Su principio de trabajo es principalmente utilizar las características de la membrana del polímero contenida en el gas, es decir, impregnar selectivamente ciertas pequeñas partículas contenidas, como moléculas, iones o ciertas partículas finas que se seleccionan para pasar, etc. separan. Mientras impregna selectivamente, se aplica una cierta presión de cierta manera, y luego el líquido original fluye a lo largo de la superficie de la membrana con una función de filtrado a cierta velocidad. Las moléculas más grandes que la membrana con una función de filtrado no pueden fluir, y solo pueden continuar regresando al lugar original, mientras que esas moléculas más pequeñas que la membrana con una función de filtrado pueden pasar suavemente y formar una nueva salida. Se puede ver que en el proceso de separación, la membrana juega un papel muy importante. Especialmente en el proceso de separación del aire, la diferencia de presión parcial de las sustancias permeables en ambos lados de la membrana hace que las sustancias de gas se separen continuamente.
En el proceso de aplicación, si el nitrógeno se separará por completo del aire, el aire comprimido primero debe pasar a través de la membrana de fibra con un espacio vacío en el medio del dispositivo. Mientras pasa a través de esta membrana, una gran cantidad de gas contenida en el aire, como oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y vapor de agua, pasará a través del espacio de la tubería de esta membrana de fibra e ingresará la atmósfera para descargar. Al mismo tiempo, en la salida de la membrana, todas las moléculas de nitrógeno y argón con un tamaño molecular más grande se recogen e ingresan el equipo de aplicación relevante. La mayor pureza de nitrógeno extraída de esta manera es tan alta como 99.5% o más, lo cual es relativamente alto. Por supuesto, para separar el nitrógeno, el oxígeno, etc. del aire, también se puede hacer cambiando la presión para adsorbir la tecnología. Esta tecnología es separar varios componentes en el aire a través de un medio sólido, y el medio sólido requerido es un tamiz molecular cuyo componente principal es el carbono. Este tamiz molecular en sí tiene las características de ser poroso y suelto, por lo que el aire comprimido primero debe llenarse en un recipiente sellado lleno de un tamiz molecular lleno de elementos de carbono. Dado que los componentes principales del aire comprimido son nitrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de argón y vapor de agua. Además, el nitrógeno y el oxígeno tienen diferentes tamaños moleculares. Como un elemento de carbono con un fuerte poder de adsorción, los tamices moleculares primero adsorben el vapor de agua y el oxígeno contenidos en él, es decir, que las partículas con un tamaño molecular más pequeño ingresen, mientras que el nitrógeno no puede adsorberse debido a su tamaño molecular más grande y inevitablemente se conservarán. De esta manera, la separación de gases efectivos en el aire también se puede lograr a través de este dispositivo.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de membrana, también nos proporciona una mejor garantía para lograr la separación del aire. Desde el cambio continuo y la innovación de los materiales de membrana hasta el progreso continuo y la mejora de la tecnología, desde el obvio atraso de nuestro país hasta los principales logros que se pueden hacer ahora, todos ellos son alegría. Con el desarrollo continuo de la tecnología, creo que los dispositivos de separación de aire se volverán cada vez más perfectos, y la pureza de la separación se volverá cada vez más alta.
Ante la escasez extrema de recursos en la sociedad actual, que ya no puede satisfacer las necesidades de las personas, es particularmente importante llevar a cabo la separación de manera planificada basada en los materiales existentes. Espero que los puntos de vista teóricos del método de separación de frío profundo y el método de separación de membrana que he estudiado puedan proporcionar inspiración y aliento a todos. También espero que todos puedan trabajar juntos para hacer nuestros propios esfuerzos para la reutilización y el uso creativo de los recursos, para que nuestros recursos sean más suficientes y nuestras vidas serán mejores.
