מסננת מולקולרית פחמן

1. קוטר חלקיקים: 1.0-1.3 מ"מ

2. צפיפות נפח: 640-680 ק"ג/מ"ק

3. תקופת ספיחה: 2x60S

4. חוזק דחיסה: ≥70N/חתיכה

מטרה: מסננת מולקולרית פחמן היא חומר סופח חדש שפותח בשנות ה-70, והוא חומר פחמן לא קוטבי מצוין. מסננות מולקולריות פחמן (CMS) משמשות להפרדת חנקן מועשר באוויר, תוך שימוש בתהליך חנקן בלחץ נמוך בטמפרטורת החדר. עלויות ההשקעה, מהירות ייצור חנקן גבוהה ועלות חנקן נמוכה בהשוואה לתהליך המסורתי של חנקן בלחץ גבוה ועמוק קר. לכן, זהו חומר הסופח העשיר בחנקן המונע הפרדת אוויר באמצעות לחץ מתנדנד (PSA) המועדף על תעשיית ההנדסה. חנקן זה נמצא בשימוש נרחב בתעשייה הכימית, תעשיית הנפט והגז, תעשיית האלקטרוניקה, תעשיית המזון, תעשיית הפחם, תעשיית התרופות, תעשיית הכבלים, טיפול בחום של מתכות, הובלה ואחסון ועוד.

עקרון פעולה: מסננת מולקולרית פחמן משתמשת במאפייני סינון כדי להשיג הפרדת חמצן וחנקן. בספיחת גזים טומאה במסננת מולקולרית, מולקולות גדולות ומזופוריות ממלאות רק את תפקיד התעלה, המולקולות הספחות יועברו למיקרו-נקבוביות ותת-מיקרו-נקבוביות, כאשר המיקרו-נקבוביות והתת-מיקרו-נקבוביות הן נפח הספיחה האמיתי. כפי שמוצג באיור הקודם, מסננת מולקולרית פחמן מכילה מספר רב של מיקרו-נקבוביות, המאפשרות למולקולות בעלות גודל קינטי קטן להתפזר במהירות לתוך הנקבוביות, תוך הגבלת כניסתן של מולקולות בקוטר גדול. בשל ההבדל בקצב הדיפוזיה היחסי של מולקולות גז בגדלים שונים, ניתן להפריד ביעילות את מרכיבי תערובת הגז. לכן, פיזור המיקרו-נקבוביות במסננת מולקולרית פחמן צריך לנוע בין 0.28 ננומטר ל-0.38 ננומטר בהתאם לגודל המולקולה. בטווח גודל המיקרו-נקבוביות, חמצן יכול להתפזר במהירות לתוך הנקבוביות דרך פתח הנקבוביות, אך חנקן קשה לעבור דרך פתח הנקבוביות, על מנת להשיג הפרדת חמצן וחנקן. גודל הנקבוביות המיקרו-נקבוביות הוא הבסיס להפרדת חמצן וחנקן במסננת מולקולרית פחמן. אם גודל הנקבוביות גדול מדי, חמצן וחנקן נכנסים בקלות למיקרו-נקבוביות של המסננת המולקולרית, וגם לא יכולים למלא את תפקיד ההפרדה; אם גודל הנקבוביות קטן מדי, חמצן וחנקן לא יכולים לחדור למיקרו-נקבוביות, וגם לא יכולים למלא את תפקיד ההפרדה.

מכשיר להפרדת חנקן באמצעות מסננת מולקולרית פחמן: המכשיר ידוע בדרך כלל כמכונת חנקן. התהליך הטכנולוגי הוא שיטת ספיחה מתנדנדת לחץ (בקיצור שיטת PSA) בטמפרטורה רגילה. ספיחה מתנדנדת לחץ היא תהליך של ספיחה והפרדה ללא מקור חום. קיבולת הספיחה של מסננת מולקולרית פחמן לרכיבים הנספחים (בעיקר מולקולות חמצן) נספחת במהלך הפעלת לחץ וייצור גז עקב העיקרון הנ"ל, ודסורציה במהלך הפחתת לחץ ופליטה, על מנת לחדש את מסננת מולקולרית הפחמן. במקביל, חנקן מועשר בשלב הגז של המיטה עובר דרך המיטה והופך לגז מוצר, וכל שלב הוא פעולה מחזורית. הפעולה המחזורית של תהליך PSA כוללת: טעינת לחץ וייצור גז; לחץ אחיד; הפחתה, פליטה; לאחר מכן לחץ, ייצור גז; מספר שלבי עבודה, היוצרים תהליך פעולה מחזורי. בהתאם לשיטות התחדשות השונות של התהליך, ניתן לחלק אותו לתהליך התחדשות ואקום ותהליך התחדשות אטמוספרי. ציוד לייצור חנקן PSA בהתאם לצורכי המשתמש יכול לכלול מערכת טיהור דחיסת אוויר, מערכת ספיחה בלחץ, מערכת בקרת תוכנית שסתומים (גם לחידוש ואקום צריך משאבת ואקום) ומערכת אספקת חנקן.