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吸附器内部结构的设计:
吸附器内部结构的设计包括床层的确定和各种辅助结构,如上下过滤器、导流器、压紧机构、气体均布器等的设计。
吸附器通常可分单层床和双层床,结构见图3,两种结构上下通气口皆设有过滤器、气体分布器。单层床结构在分子筛吸附剂上设有丝网孔板、气缸压紧装置,在吸附器工作时,气缸活塞受压差产生一个下推力并通过丝网孔板把分子筛压紧,避免了因气流过大而造成的分子筛沸腾流化、过滤器丝网被冲击破损现象,从而延长分子筛的寿命,保证吸附器的正常运行。
该结构简单可靠,在气缸活塞允许的行程内,能很好地克服分子筛沸腾粉尘现象。而双层床结构设置了双层填料,在分子筛上部增添了压紧填料,两者之间通过丝网隔开,在吸附器工作时,依靠压紧填料的重量压紧丝网分子筛,同样起到单层床压紧装置的作用,并不受以上所说的行程限制,但该结构在设计或装配不当的情况下,运行时中会发生中间丝网倾斜造成分子筛和压紧填料相混合的现象,从而导致分子筛的加剧磨损。
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。
在分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔只起到通道的作用,将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中,微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。
碳分子筛内部包含有大量的微孔,这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内,同时限制大直径分子的进入。
由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异,气体混合物的组分可以被有效的分离。因此,在制造碳分子筛时,根据分子尺寸的大小,碳分子筛内部微孔分布应在0.28~0.38nm。在该微孔尺寸范围内,氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内,而氮气却很难通过微孔孔口,从而达到氧、氮分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础,如果孔径过大,氧气、氮气分子筛都很容易进入微孔中,也起不到分离的作用;而孔径过小,氧气、氮气都不能进入微孔中,也起不到分离的作用。