6 основных применений молекулярного сита 13X
Молекулярное сито 13X используется в тех случаях, когда обычной сушки недостаточно. Благодаря большим размерам пор и сильному сродству к полярным молекулам оно способно улавливать воду, углекислый газ, азот и некоторые соединения серы из промышленных газовых и жидких потоков.
Благодаря этому он находит применение в разделении воздуха, генерации кислорода, очистке природного газа, очистке водорода, улавливании углерода и нефтепереработке.
Оглавление
Что такое молекулярное сито 13X?
13X — это натриевая форма цеолита типа X. Эффективный размер пор составляет приблизительно 10 Å, или 1 нанометр. Более крупная пористая структура позволяет ему поглощать молекулы, которые не могут легко проникнуть в поры цеолитов 3A, 4A или 5A.
К числу его основных целей относятся:
- Водяной пар
- Углекислый газ
- Азот
- Аммиак
- Спирты и другие кислородсодержащие соединения
- Избранные соединения серы
- Некоторые более крупные углеводородные примеси
13X as having one of the highest theoretical capacities among common molecular sieve adsorbents, along with good mass-transfer performance. It also confirms its ability to adsorb water, nitrogen, CO₂ and sulfur compounds. (Technical reference:https://zeochem.com/wp-content/uploads/2023/10/ZEOCHEM-Adsorbents-Brochure-r5a.pdf)
| Информация о продукте | Подробности |
|---|---|
| Продукт | Молекулярное сито 13X |
| Номер CAS | 63231-69-6 |
| Код ТН ВЭД | 3824999999 |
| Доступные формы | Порошок, экструдированные гранулы и сферические шарики |
| Приблизительное отверстие поры | 10 Å |
| Основные функции | Обезвоживание, очистка и разделение газов |
1. Предварительная очистка криогенного воздуха для разделения
Криогенная установка разделения воздуха не допускает попадания воды или углекислого газа в холодильную камеру. Оба вещества могут замерзнуть при низких температурах и ограничить поток через теплообменники и дистилляционное оборудование.
Молекулярное сито 13X установлено в блоке предварительной очистки воздуха для улавливания:
- Остаточная влажность
- Углекислый газ
- Избранные углеводороды
- Другие следовые загрязняющие вещества
В типичной системе в первом слое используется активированный оксид алюминия для удаления основной массы воды, а затем применяется 13X для удаления CO₂ и оставшейся влаги.
Это помогает предотвратить:
- замерзание в холодильной камере
- Прорыв CO₂
- Засор теплообменника
- Повышение перепада давления
- Сокращение производственных циклов
- Внеплановые отключения ASU
13X APG и другие марки очистителей воздуха широко используются перед криогенным разделением кислорода и азота. Адсорбционная способность, эффективность регенерации и прочность гранул влияют на продолжительность рабочего цикла.
2. Генерация кислорода с помощью PSA и VPSA
В кислородных установках PSA и VPSA адсорбент 13X избирательно адсорбирует азот из сжатого воздуха. Кислород адсорбируется менее интенсивно и проходит через адсорбционный слой в качестве продуктового потока.
Цикл следует простой последовательности:
- Сжатый воздух поступает в адсорбер.
- Азот удерживается цеолитом.
- Обогащенный кислородом газ покидает сосуд.
- В кровати понижено давление.
- Выделяется азот.
- Адсорбент готов к следующему циклу.
Этот процесс используется в:
- Промышленные генераторы кислорода
- Аэрация сточных вод
- Производство стекла
- металлообработка
- аквакультура
- системы подачи озона
- Централизованные системы подачи кислорода
Experimental adsorption data show that 13X takes up more nitrogen than oxygen under comparable test conditions, which supports its use in oxygen enrichment. (Research data:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352340920305321)
Стандартный адсорбент 13X можно использовать для производства кислорода методом адсорбции под давлением (PSA). Однако в высокоэффективных системах могут использоваться марки LiX, LiLSX или CaX с более высокой селективностью по азоту. Поэтому адсорбент следует подбирать в соответствии с требуемым выходом кислорода, циклом давления и целевым энергетическим показателем.
3. Очистка природного газа и СПГ
Сырой природный газ может содержать воду, CO₂, H₂S, COS, метанол, меркаптаны и тяжелые углеводороды. Эти примеси могут вызывать коррозию, образование гидратов, несоответствие характеристик газа и проблемы в низкотемпературном оборудовании, используемом в последующих процессах.
Молекулярное сито 13X может использоваться для:
- Глубокая дегидратация природного газа
- удаление CO₂
- адсорбция COS
- Полировка следовых загрязнений
- Подготовка сырья для производства СПГ и сжиженного природного газа
- Обработка легких углеводородных газов
Глубокая сушка особенно важна перед сжижением СПГ и извлечением сжиженного природного газа. Остаточная вода может образовывать лед или газовые гидраты, а избыток CO₂ может замерзнуть внутри криогенной секции.
Загрязнения в подаваемом сырье также имеют значение. Масляный туман, BTX, остатки компрессора и тяжелые углеводороды могут заполнять поры, создавать тепловой след во время регенерации и сокращать срок службы слоя.
4. Очистка водорода методом PSA
Сырой водород, получаемый в результате паровой конверсии метана, переработки нефтепродуктов или химического производства, может содержать:
- Вода
- Углекислый газ
- Оксид углерода
- Метан
- Азот
- Легкие углеводороды
В установках PSA для осаждения водорода используются эти различия в силе адсорбции для отделения водорода от примесей. Водород легче проходит через слой адсорбента, в то время как более сильные адсорбированные вещества остаются на молекулярном сите и других материалах слоя.
Цеолит 13X обычно используется для улавливания воды и CO₂ в многослойной системе PSA. Для борьбы с различными загрязняющими веществами могут добавляться активированный оксид алюминия, активированный уголь, силикагель и другие цеолиты.
Типичные настройки включают:
- Извлечение водорода на нефтеперерабатывающем заводе
- Паровой риформинг для очистки водорода
- рекуперация продувочного газа аммиака
- Обработка продувочным газом метанола
- Нефтехимические водородные системы
- Очистка синтез-газа
Эффективность работы PSA-фильтра зависит не только от статической адсорбционной способности. Быстрый массоперенос, низкое истирание и постоянный размер частиц способствуют проведению коротких циклов без чрезмерного падения давления.
5. Улавливание CO₂ и модернизация газа
Цеолит 13X обладает высоким сродством к диоксиду углерода и широко изучается для улавливания углерода с помощью методов PSA, VSA и TSA.
В число соответствующих обязанностей входят:
- удаление CO₂ из природного газа
- Модернизация биогаза
- Очистка свалочного газа
- Улавливание углерода в дымовых газах
- Промышленная очистка газов
- Подготовка исходного сырья перед криогенным разделением
In one published adsorption study, a 13X sample achieved a CO₂ equilibrium loading of approximately 3.755–4.857 mol/kg at a maximum CO₂ pressure of 1 bar. The tests were performed at 293, 313 and 333 K. (Research data: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352340920305321)
Этот результат показывает сродство к CO₂ в 13 раз, но его не следует рассматривать как гарантированную рабочую емкость каждого коммерческого продукта. Динамическая емкость также зависит от:
- Концентрация корма
- Уровень влажности
- Температура адсорбции
- Рабочее давление
- Время цикла
- Условия регенерации
- Теплота адсорбции
- Конкурентная адсорбция
Вода особенно важна, поскольку она прочно связывается с 13X. Влажная подача может занять значительную часть доступной емкости до того, как CO₂ достигнет слоя.
6. Удаление сжиженного нефтяного газа, нефтеперерабатывающего газа и меркаптанов.
Крупные поры материала 13X позволяют ему адсорбировать отдельные соединения серы и более крупные примеси. Он может использоваться в системах очистки сжиженного нефтяного газа, нефтеперерабатывающего газа и легких углеводородов.
В число типичных обязанностей входят:
- Удаление тяжелых меркаптанов
- поддержка очистки сжиженного газа
- Сушка нефтеперерабатывающего газа
- Очистка легких углеводородов
- Обработка сжиженным газом аэрозольного качества
- очистка нефтехимического сырья
Результаты этого конкурса могут привести к следующему:
- Ранний прорыв в области меркаптана
- Повышенная норма регенерации
- Углеродные отложения
- Сниженная работоспособность
- Горячие точки во время регенерации
- Более короткий срок службы адсорбента
Поэтому перед проектированием слоя необходим полный анализ содержания углеводородов и серы.
Шесть способов применения вкратце
| Промышленное использование | Основные адсорбаты | Значение процесса |
|---|---|---|
| Криогенная предварительная очистка воздуха | H₂O, CO₂ и следовые количества углеводородов | Защищает холодильную камеру от замерзания и засорения. |
| Генерация кислорода PSA/VPSA | N₂, H₂O и CO₂ | Производит поток, обогащенный кислородом. |
| Обработка природного газа и СПГ | H₂O, CO₂, COS и некоторые примеси | Контролирует точку росы и защищает криогенное оборудование. |
| Очистка водорода методом PSA | H₂O, CO₂ и другие загрязняющие вещества | Поддерживает извлечение водорода высокой чистоты. |
| Улавливание CO₂ и очистка газа | CO₂ | Улучшает качество газа, обогащенного метаном, и способствует улавливанию углерода. |
| Очистка сжиженного нефтяного газа и нефтеперерабатывающих заводов. | Меркаптаны, H₂O и некоторые углеводороды | Улучшает качество корма и защищает нижележащие системы. |
Молекулярное сито HONREL 13X формирует
Компания HONREL поставляет продукцию в трех физических формах:
Порошок молекулярного сита 13X
Порошок в основном используется в качестве сырья для производства адсорбентов, катализаторов и других промышленных продуктов. Обычно его не загружают непосредственно в обычный реактор с неподвижным слоем.
| Свойство | Первоклассный продукт | Качественный продукт |
|---|---|---|
| Появление | Белый порошок, без механических примесей. | Белый порошок, без механических примесей. |
| Статическая адсорбция воды | ≥32,5% | ≥32,0% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 0 °C | ≥27,5% | ≥26,5% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 25 °C | ≥23,5% | ≥22,5% |
| Влажность упакованного продукта | ≤22,5% | ≤23,0% |
| pH | ≤11.0 | ≤11.0 |
| Остаток на сите с размером ячейки 0,045 мм | ≤0,5% | ≤0,5% |
| Плотность насыпного уплотнения | ≥0,60 г/мл | ≥0,60 г/мл |
Статическая адсорбция воды тестируется при температуре 35°C ± 1°C и относительной влажности 75% в течение 24 часов.
Экструдированное молекулярное сито 13X
Экструдаты подходят для насадочных слоев, где требуется низкое истирание, заданное падение давления и механическая прочность.
| Свойство | d 1,5–1,7 мм | d 3,0–3,3 мм |
|---|---|---|
| Статическая адсорбция воды, высшего класса | ≥26,0% | ≥26,0% |
| Статическая адсорбция воды, соответствует требованиям. | ≥24,0% | ≥24,0% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 0 °C, первый класс | ≥19,0% | ≥19,0% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 25 °C, первый класс | ≥17,5% | ≥17,5% |
| Сокрушительная мощь, первоклассный уровень | ≥30 Н/полоса | ≥45 Н/полоса |
| Коэффициент оттока, первый класс | ≤0,10% | ≤0,20% |
| Насыпная плотность, первый класс | ≥0,61 г/мл | ≥0,61 г/мл |
| Влажность упакованного продукта | ≤1,5% | ≤1,5% |
Более мелкие экструдированные частицы обеспечивают более короткий путь диффузии, но могут создавать большее падение давления в слое. Более крупные гранулы, как правило, обладают большей прочностью на сжатие и могут быть предпочтительнее в более глубоких или больших емкостях.
Сферическое молекулярное сито 13X
Сферические шарики обеспечивают равномерную загрузку и широко используются в системах циклической адсорбции.
| Свойство | d 1,6–2,5 мм | d 3,0–5,0 мм |
|---|---|---|
| Статическая адсорбция воды, высшего класса | ≥26,0% | ≥26,0% |
| Статическая адсорбция воды, соответствует требованиям. | ≥24,0% | ≥24,0% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 0 °C, первый класс | ≥20,0% | ≥20,0% |
| Статическая адсорбция CO₂ при 25 °C, первый класс | ≥18,5% | ≥18,5% |
| Сокрушительная мощь, первоклассный уровень | ≥30 Н/частица | ≥85 Н/частица |
| Коэффициент оттока, первый класс | ≤0,10% | ≤0,10% |
| Насыпная плотность, первый класс | ≥0,64 г/мл | ≥0,64 г/мл |
| Соответствие требованиям к размеру частиц, первоклассное качество. | ≥98,0% | ≥98,0% |
| Влажность упакованного продукта | ≤1,5% | ≤1,5% |
Что важно для эффективной работы адсорбера?
Значения статической адсорбции полезны для контроля качества, но они не позволяют в полной мере прогнозировать производительность установки.
На работоспособность операционного стола также влияют следующие факторы:
- Динамическая рабочая способность
- Время прорыва
- Скорость газа
- Длина зоны массопереноса
- Температура на входе
- Температура регенерации
- Эффективность охлаждения
- Падение давления
- Распределение койко-мест
- Нагрузка загрязняющих веществ
- Повреждение от пуль
Материал с высоким статическим значением CO₂ может обеспечить короткий цикл работы, если регенерация неполная или исходное сырье содержит воду, масло или тяжелые углеводороды.
Выбор правильной формы и размера
Порошок следует использовать, если материал будет включен в состав другого адсорбента или катализатора.
Используйте более мелкие гранулы или экструдаты, когда важна быстрая кинетика адсорбции и система может выдержать дополнительное падение давления.
При использовании глубокого сосуда, высоком потоке газа или низком перепаде давления и большей механической прочности приоритетными являются более крупные частицы.
Перед выставлением оценки предоставьте следующую информацию:
- Состав корма
- Целевой загрязнитель
- Концентрация на входе
- Требуемые характеристики розетки
- Скорость потока
- Давление
- Температура адсорбции
- Метод регенерации
- Время цикла
- Размеры судна
Компания HONREL может затем оценить, подходит ли материал 13X или же лучше использовать другой материал из своего ассортимента. катализаторное сырье Диапазон лучше соответствовал бы процессу.
Заключение
Основные области применения молекулярного сита 13X включают криогенную предварительную очистку воздуха, генерацию кислорода методом адсорбции под давлением (PSA), очистку природного газа, очистку водорода, улавливание CO₂ и очистку сжиженного нефтяного газа (СНГ) на нефтеперерабатывающих заводах.
Благодаря размеру пор в 10 Å, этот материал обладает широкими адсорбционными свойствами, однако успешная работа зависит от типа подаваемого материала, конструкции цикла, регенерации и формы частиц. Порошок, экструдаты и сферические гранулы не следует рассматривать как взаимозаменяемые продукты.
Просмотрите полный список ассортимент продукции или свяжитесь с технической командой HONREL Обсудить целевые параметры адсорбции, размер частиц, количество загружаемого вещества и условия процесса.
