工业效率

热再活化压缩空气干燥器吸附剂

在外部加热吸附干燥器领域,在市场流动,露点和能源需求方面提供了大量不同的不同系统。通常,经济参数和项目特定要求最终定义了个别用户特定的解决方案。本文讨论了压缩空气干燥器中使用的基本类型的基本类型。

活性氧化铝吸附剂

活性氧化铝是压缩空气行业中最受欢迎的,可能是最熟悉的吸附剂之一。通过热分解产生和随后的铝三羟基氧化铝(Gibbsite)的活化,它提供高表面积和高孔隙率基质,其具有良好的朝向极性化合物,尤其是水。

氧化铝表面由碱性氧原子,酸性低协调铝(Lewis酸位点)原子,羟基(解离吸附的水分子)和物质吸附的水分子组成。它们的相对浓度基本上依赖于氧化铝的合成条件及其受温度和水分压力影响的水合度。氧化铝表面的高亲水性质使其成为吸附极性分子和尤其是水的完美选择。

活性氧化铝吸附剂的动态容量可能根据具体的制造方法,水合度(即点火损失),杂质,但通常位于7巴和95˚F(35)的杂质(即14重量百分比)。(35O.c)饱和。

活性氧化铝的主要优点包括液体水分和碱性成分的高稳定性的相当高的鲁棒性,例如氨,胺或其他高碱性有机物。结合广泛的可用性和相对较低的成本,这使得活性氧化铝是热再生干燥器的良好保守选择。

然而,活性氧化铝也有一些缺点,包括对长链重烃(即空气压缩机油蒸气)的敏感性,这些往往沉积在表面,堵塞氧化铝的孔隙系统,降低其水吸附性能。与活性氧化铝一起工作时经常遇到的另一个缺点是它通过复水化而降解。复水化是一个过程,当一部分氧化铝转化为氢氧化铝(即薄水铝石)存在的高温湿气,这通常被称为蒸汽条件。与氧化铝不同,水合铝不表现出高的表面积和孔隙率需要有效吸水。在加热压缩空气干燥器中,复水和重烃污染是氧化铝失活的主要机理。

活性氧化铝吸附剂最常被提供为光滑的球体或颗粒状。球形氧化铝是大多数压缩空气干燥器制造公司的首选解决方案,该公司超过40年。已激活的氧化铝已被建立为压缩空气行业的保守标准,

分子筛吸附剂

商业分子筛一般属于沸石类矿物,即水合碱金属或碱土铝硅酸盐。这种晶体具有坚固的立方结构,加热时不会坍塌,因此激活后会形成由孔隙连接的孔洞几何网络。这些孔是分子尺寸的,并导致这些材料的筛分作用。分子筛是晶体铝硅酸盐,其框架由一价或多价阳离子从碱或碱土基团,以及水在其合成形式稳定。这种晶体水可以通过热处理去除,而不会破坏晶体结构,从而为可逆过程创造条件,如水吸附/解吸[1]。

已经发现约150种不同的沸石结构,然而,只有沸石A和Faujasite(X和Y)广泛用于与气体和液体脱水有关的商业应用。沸石A的孔受八元氧环的限制。用于该结构的自由孔径(即,测量的孔径)为k约为3.3Å+形式(3A), 3.9 Å为Na+表格(4a),4.3Å〜为CA++形式(5a)。FAUJasite由两种形式 - X和Y-表示,毛孔受到12元氧环的限制。这些材料的孔相对较大,自由孔径为约7.4-12.5。x和y沸石仅在对控制阳离子密度的Si / al比方面彼此不同,因此影响吸附性能[2]。

在商业脱水应用中使用的两种最常见的类型是A型沸石和x型沸石。A型沸石有一个相对简单的立方体状结构,由四个截断的八面体组成。在X沸石中,截断的八面体以一种方式相互连接,从而产生不同的空间结构。分子筛的微孔和高度有序的结构确保了这种材料非常高的表面积,通常在700-900米2/ g。这些孔导致具有吸附表面的空腔。沸石的合成精确地确定了孔径。通过用其他单价和多价碱或碱土离子取代A沸石中的一些钠离子,实现了孔径的变化。

虽然分子筛不是压缩空气干燥的标准干燥剂溶液,但它们被用于露点降至-148⁰F(-100)的低压应用O.c)是必需的。分子筛为干燥剂非常有效。静态水吸收通常为大多数常用的4A型(77˚F平衡容量(25)的约21重量百分比O.c)和相对湿度80%),等温线的形状允许其达到非常低的压力露点。分子筛和活性氧化铝/硅胶之间的另一个重要差异是它们在升高的温度和低水分压力下保持水吸收的能力。例如,〜12-14重量百分比的水上吸水率在200时可行4aO.f(93.33.O.c)在激活的氧化铝中,在该温度下仅保留残留的水负荷。这种高亲和力与水分的缺点是需要将分子筛床加热至高温以驱动水。450年再生温度O.F (232.22O.C)到550⁰F (290O.C) ranges常用于有效的再激活。

用于气体脱水的分子筛的一个主要缺点是对气体中的杂质相对较高的敏感性,如重烃、高酸性(微量酸、SOX, 不XET)或高度基本组分(即胺,NaOH等)。在侵蚀性和反应性污染物的影响下,分子筛的结构崩解导致吸附层中的灰尘形成和压降增加。尽管通过安装缓冲层可能会经常最小化污垢问题,但需要仔细监测气体组合物。分子筛不容忍液体水,暴露时破碎,所以必须保护床,以防止自由水的携带进入床。

热回收项目:压缩冷热剂干燥器 - 网络研讨会录音

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硅胶吸附剂和索兰德®空气

硅胶是无定形且高度多孔的二氧化硅形式(SiO2)表现出高表面积和有利的水吸附性能。最常见的生产方法涉及在优化和良好控制的条件下沉淀Si-前体。在这个过程中si(哦)4.分子凝结形成硅氧烷基质。水解和缩合同时发生,形成三维的硅氧烷网络。形成的水凝胶经过老化和干燥去除束缚水,产生高孔隙体积高表面Si-O-Si-OH基体。硅胶作为各种尺寸范围的颗粒状和球形材料在商业上是可获得的,并在压缩空气工业中广泛使用了60多年。

巴斯夫推出了一个名为山梨帽的新型硅胶吸附剂®空气。与标准硅胶不同,吸附剂是一种铝硅酸盐凝胶,其含有高抗压碎性和低磨损率的硬质球形珠粒的形式。以高孔表面为特征(高达850米2/g)和大孔隙体积,吸附剂允许特殊的动态吸附能力,通常可达20重量百分比(7bar和95⁰F [35O.C]饱和)。这意味着1千克(kg)吸附剂可吸附高达200克的水分。相关的水分吸收允许一个人在更长的循环时间上操作干燥机 - 这实际上意味着较少的再生,因此较低的平均电力消耗。

这种硅胶吸附剂允许较低的再生温度,在干燥器中,与活性氧化铝和分子筛相比,以解吸水。大约250⁰F (121O.c)至280˚F(138O.c)足以重新激活达到-40˚F(-40O.c)压力露点。常常用于实现-40˚F(-40O.C)压力露点,在最佳操作条件下,压力露点降至-75⁰F (-60O.c)是可行的[3.]。

索罗尔空气R.

索罗尔空气R主要用于连续干燥压缩空气和技术气体(例如,2,O.2)。

索索空气WS.

Sorbead Air WS防水铝硅酸盐凝胶吸附剂具有高容量,保护其他吸附剂和催化剂免受水和水分的影响,在广泛的应用领域。

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与使用硅胶型吸附剂相关的压缩空气行业中经常看到的常见误解是它们非常低的稳定性和在高水分水平或液态水存在下部分崩解的稳定性和趋势。这个概念是一个有点误导性,需要一些澄清。虽然在新再生的(即,干燥)硅胶上曝光液体水可能强制强度,这可能导致球体破坏,但在商业干燥器中很少看到这种条件,而这些条件是常规服务。在标准脱水过程中,水分从气相转移到固体并通过吸附在发育良好的孔系统中积累。这种“湿润”的硅胶均匀且通常耐液体均匀。它是用液体防水型寻址的液态水中的干燥状态(即,再生)的稳定性。

关于作者

Artem Vityuk是巴斯夫公司的全球市场经理,负责吸附剂和中间体的组合,包括压缩空气行业中使用的吸附剂。

    关于巴斯夫

    巴斯夫的催化剂师是世界领先的环境和工艺吸附剂和催化剂供应商。巴斯夫为广泛的行业应用提供了最广泛的吸附技术组合,例如精炼,石化,化学和天然气加工等行业。BASF组合包括专有的氧化铝,二氧化硅,铝硅胶和宽线的基础金属氧化物保护床材料。巴斯夫是为压缩空气行业提供吸附剂的市场领导者。有关更多信息,请访问https://catalysts.basf.com/products-and-industries/adsorbents

    所有照片都由巴斯夫提供。

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    参考

    [1]。天然气传输和加工手册。原则和实践。第三版。Saeid Mokhatab,William A. Poe,John Y. Mak,海湾专业发布2015年。

    [2]。分子筛吸附剂,巴斯夫,BF 9569 USL Rev. 09/15

    [3]。压缩空气干燥的吸附剂溶液,BASF,BF 10511,08 / 2018