Chińskie adsorbenty: gdzie się je stosuje? 

Kiedy ludzie mówią o chińskich adsorbentach, wiele osób od razu myśli o tanich żelach krzemionkowych w torebkach na buty. To oczywiście aplikacja, ale wierzchołek góry lodowej. W rzeczywistości spektrum sięga od oczyszczania emisji przemysłowych po najdrobniejsze oddzielanie izomerów w środkach farmaceutycznych. A chińscy producenci tutaj od dawna nie tylko nadrabiają zaległości, ale w niektórych niszach wyznaczają tempo, zwłaszcza jeśli chodzi o równowagę między wydajnością a kosztami. Chociaż, szczerze mówiąc, dziesięć lat temu sytuacja była inna – było dużo hałasu, a jakość gier nie zawsze była stabilna. Teraz, jeśli wiesz, z kim pracować, możesz otrzymać materiały nie gorsze od europejskich odpowiedników, a przy cenie za kilogram lub jednostkę zdolności adsorpcyjnej będą one kilkukrotnie wyższe. Ale kluczową frazą jest „jeśli wiesz, z kim pracować?”. Więcej na ten temat później.

Nie tylko żel krzemionkowy: główny asortyment materiałów

Od razu kropkujmy „i”. W sekcji „Chińskie adsorbenty?” zwykle oznaczają trzy duże grupy: zeolity (sita molekularne), węgle aktywne i te same sorbenty tlenkowe (żel krzemionkowy, tlenek glinu). Zeolity są prawdopodobnie najciekawszym segmentem. Chińscy producenci nauczyli się je syntetyzować z bardzo określonymi rozmiarami porów - od 3? do 10?. To jest krytyczne. Na przykład zeolit ​​4A lub 13X stosuje się do suszenia gazu ziemnego lub powietrza na stacjach sprężarkowych. Wcześniej kupowali od UOP lub CECA, ale teraz coraz częściej patrzą w stronę Chin. Ale jest niuans: nie wszystkie fabryki mogą zapewnić stabilność struktury krystalicznej od partii do partii. Widziałem przypadki, w których z tego powodu pojemność dynamiczna spadła o 15-20%.

Węgle aktywne to inna historia. Tutaj Chiny są światowym gigantem. Ale to nie jest takie proste. Węgiel i węgiel to co innego. Sproszkowany (PAC) do oczyszczania ścieków to jedno, ale granulat (GAC) o wysokiej wytrzymałości mechanicznej do adsorpcji oparów organicznych to zupełnie inna sprawa. Chińscy dostawcy są silni w tym pierwszym, ale w drugim pojawiły się problemy – ścieranie jest duże, szczególnie w ruchomych adsorberach. Ale jest postęp. Teraz istnieją już zakłady produkcyjne, które wytwarzają GAC z łupin orzecha kokosowego z adsorpcją benzenu na poziomie 35-40%, co jest bardzo godne.

I tlenki. Żel krzemionkowy to nie tylko kulki w torebkach. Mezoporowaty żel krzemionkowy z regulowaną wielkością porów 30-100? to potężne narzędzie do oddzielania dużych cząsteczek organicznych, na przykład przy produkcji witamin. Chiny oferują tutaj bardzo konkurencyjne opcje. Pamiętam projekt oczyszczania oleju roślinnego, w którym zastosowano chiński żel krzemionkowy o zmodyfikowanej powierzchni – usuwał on pozostałości pigmentów i mydła skuteczniej niż jego drogi niemiecki odpowiednik. Jednak wybranie i przetestowanie próbek z trzech różnych fabryk zajęło dużo czasu.

Kluczowe branże: od petrochemii po przetwórstwo spożywcze

Jeśli weźmiemy pod uwagę przemysł, sektor naftowo-gazowy jest konsumentem numer jeden. Odwadnianie gazu przed transportem rurociągami to klasyka. Pracują tam tandemy adsorpcyjne: najpierw w separatorach usuwana jest ciężka wilgoć, a następnie dokładne suszenie przy użyciu zeolitów. Coraz częściej stosuje się tu chińskie sita molekularne 4A i 13X, zwłaszcza na polach w Azji i Afryce. Oszczędności na nakładach inwestycyjnych są znaczne. Ale inżynierowie zawsze zwracają uwagę na odporność na „zatrucie”. — jeśli gaz zawiera siarkowodór lub ciężkie węglowodory, zeolit ​​może szybko utracić pojemność. Niektórzy chińscy producenci oferują zeolity z modyfikacją jonowymienną, które są bardziej odporne na H2S. Przetestowali to w laboratorium - wydaje się działać, ale nadal jest mało danych terenowych za 5 lat działania.

Przemysł chemiczny i farmaceutyczny to dziedzina dokładnego oczyszczania i separacji. Stosowane są tu zarówno zeolity, jak i specjalistyczne sorbenty polimerowe. Na przykład separacja para- i metaksylenu. Wcześniej była to niemal ekskluzywna technologia UOP. Obecnie aktywnie testowane są chińskie analogi ich zeolitów do tego procesu (na przykład takie jak BaX lub K-BaX). Nie twierdzę, że są całkowicie identyczne, ale dla niektórych instalacji, w których wymagania dotyczące czystości produktu są nieco niższe, są idealne. W farmaceutykach do chromatografii stosuje się żel krzemionkowy o wysokiej czystości. Chińskie firmy wchodzą na ten rynek, ale droga jest długa – potrzebują zgodności z GMP i gór dokumentacji.

Ochrona środowiska to ogromny rynek. Wychwytywanie lotnych związków organicznych (LZO) na adsorberach węglowych, oczyszczanie emisji z dwutlenku siarki za pomocą zeolitów, oczyszczanie ścieków z fenoli, barwników, metali ciężkich. Tutaj chińskie materiały nie mają sobie równych cenowo. Ale znowu w przypadku systemów stacjonarnych z regeneracją parową lepiej szukać węgla o dużej wytrzymałości, w przeciwnym razie po sześciu miesiącach regeneracji w urządzeniu będzie miał pył węglowy. Miałem nieprzyjemne doświadczenie z jedną instalacją do odzyskiwania rozpuszczalników w fabryce mebli - musiałem przed terminem wymienić dyszę węglową.

Przemysł spożywczy i napojów. Suszenie na powietrzu w liniach pakujących, odkofeinowanie kawy, klarowanie piwa i soku, usuwanie zapachów. Tutaj wymagania dotyczące bezpieczeństwa materiałów są najsurowsze. Musi posiadać certyfikat FDA lub równoważny. Nie każda chińska fabryka może je zapewnić. Ale ci, którzy to potrafią, na przykład niektórzy producenci żelu krzemionkowego do zastosowań spożywczych lub węgla aktywnego z łupin orzecha kokosowego, mocno zajęli tę niszę. Ich produkty można spotkać na liniach rozlewniczych wód mineralnych na całym świecie.

Praktyczne aspekty wyboru i współpracy z dostawcami

To prawdopodobnie najważniejsza część. Jak nie przegapić wyboru? Pierwsza zasada to nigdy nie kupować „chińskiego adsorbentu?” po najniższej cenie na Alibaba. To przepis na ból głowy. Potrzebujesz zaufanego dostawcy, który specjalizuje się w szczególności w sorbentach, posiada własne laboratorium kontroli jakości i może dostarczyć szczegółowe karty danych technicznych (TDS) zawierające prawdziwe, a nie reklamowe dane: nie tylko „powierzchnię właściwą > 1000 m2/g”, ale krzywe rozkładu wielkości porów, izotermy adsorpcji dla określonych substancji (azot, benzen, woda), dane dotyczące wytrzymałości mechanicznej na ścieranie i kruszenie.

Po drugie, pamiętaj o zamówieniu i przetestowaniu próbek. Ponadto testuj w warunkach jak najbardziej zbliżonych do Twoich technologicznych. Jeśli potrzebujesz węgla do wychwytywania oparów acetonu, nie ograniczaj się do pomiaru określonej powierzchni. Przeprowadź testową adsorpcję w trybie dynamicznym, wykreśl krzywą wyjściową i oblicz rzeczywistą pojemność dynamiczną. Mieliśmy przypadek, gdzie węgiel o doskonałych parametrach BET wykazywał wydajność o 30% niższą od deklarowanej ze względu na niewłaściwy rozkład mikroporów.

Po trzecie, zwróć uwagę na opakowanie i logistykę. Adsorbenty, zwłaszcza zeolity i węgle aktywne, są higroskopijne. Muszą być dostarczane w zapieczętowanych workach z wkładką polietylenową. Widziałem, jak partia zeolitu dotarła w zwykłych papierowych workach i podczas transportu morskiego chłonęła wilgoć – jego zdolność adsorpcyjna spadła katastrofalnie, trzeba było go regenerować jeszcze przed załadowaniem do adsorberów.

Studium przypadku: zintegrowane podejście do projektu

Dobrze, gdy dostawca nie jest jedynie sprzedawcą worków z proszkiem, ale partnerem technologicznym. Podam przykład firmyChengdu Yizhi Technology Co.(ich strona internetowa tohttps://www.yskjhx.ru). To nie jest przypadkowy dom handlowy, ale instytut projektowy stworzony przez firmę chemiczną. Kiedy masz do czynienia z taką strukturą, praca ma inną strukturę. Rozwiązaliśmy kiedyś problem głębokiego oczyszczania wodoru ze śladów CO i CO2 dla jednej elektrowni. Potrzebny był adsorber wielowarstwowy.

Specjaliści zChengdu Yizhi Technology Co.nie tylko oferował zeolit i aktywowany tlenek glinu. Wysłali inżyniera, który razem z nami zbadał pełny skład gazu, ciśnienie, temperaturę i wymagane stężenie resztkowe. Na tej podstawie zamodelowali proces, obliczyli stosunek warstw i prędkość przebicia. Ważne jest, aby sami produkowali i modyfikowali adsorbenty, aby móc je „dostosować”. właściwości zeolitu w naszych warunkach - nieznacznie zwiększ rozmiar kryształów, aby zmniejszyć spadek ciśnienia.

Dzięki temu system działa już trzy lata, cykle regeneracji przebiegają normalnie. Nie oznacza to oczywiście, że nie zdarzają im się awarie. W innym projekcie usuwania merkaptanu proponowany zeolit ​​impregnowany metalem wykazał krótszą żywotność niż oczekiwano – najwyraźniej skład surowca w zakładzie nieznacznie się zmienił. Szybko jednak przeanalizowali zużyty sorbent i zaproponowali alternatywę. To cenne.

Trendy i na co zwrócić uwagę w przyszłości

W jakim kierunku zmierza branża? Po pierwsze, są to materiały hybrydowe i funkcjonalizowane. Nie byle jaki zeolit, ale zeolit ​​z nanocząsteczkami metalu osadzonymi na powierzchni w celu adsorpcji katalitycznej. Na przykład do jednoczesnego usuwania siarkowodoru i jego utleniania do siarki elementarnej. Chińskie instytuty badawcze aktywnie publikują artykuły na ten temat, a niektóre osiągnięcia już osiągnęły poziom komercyjny.

Po drugie, adsorbenty do wychwytywania CO2. Temat jest gorący. Opracowywane są nowe klasy materiałów - metaloorganiczne struktury szkieletowe (MOF), modyfikowane polimery. Na razie są drogie, ale chińscy producenci, dzięki swoim możliwościom i skupieniu się na obniżaniu kosztów, mogą w następnej dekadzie zmienić reguły gry w tej dziedzinie.

Po trzecie, „inteligentne” sorbenty o ulepszonych właściwościach kinetycznych. Szybkość adsorpcji jest często czynnikiem ograniczającym. Tworzenie hierarchicznych porów (mikro + mezoporów) umożliwia cząsteczkom szybszą dyfuzję w głąb ziarna. Zwiększa to efektywność wykorzystania sorbentu. Widziałem eksperymentalne partie takich materiałów z Chin – robią wrażenie.

Konkluzja jest prosta.Chińskie adsorbentyzdecydowanie zajęły swoje stanowisko w praktyce światowej. Ich zastosowanie jest uzasadnione nie tylko ekonomicznie, ale i technicznie – w różnorodnych obszarach, począwszy od oczyszczania gazów cieplarnianych po zaawansowane technologicznie procesy separacji. Kluczem do sukcesu jest kompetentny wybór dostawcy, dokładne badania i zrozumienie, że sorbent nie jest produktem, ale częścią systemu technologicznego. A czasami, jak to ma miejsce w przypadkuChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., możesz znaleźć partnera, który pomoże zbudować cały system, od kalkulacji po dostawę dokładnie takiego materiału, jaki jest potrzebny do konkretnego zadania, a nie z katalogu ogólnego przeznaczenia.