W procesie rafinowania upłynnionego gazu naftowego (LPG) usuwanie wilgoci jest podstawowym ogniwem zapewniającym jakość produktu i bezpieczeństwo procesu. Tradycyjne osuszki są ograniczone zdolnościami adsorpcyjnymi i wydajnością regeneracji oraz trudno jest zaspokoić potrzeby współczesnego przemysłu petrochemicznego w zakresie niskiego punktu rosy i długiego cyklu. Z unikalną strukturą porów i właściwości chemicznych powierzchniowych,13x sito molekularnestał się innowacyjnym materiałem w dziedzinie suszenia LPG, a jego zalety techniczne zostały w pełni zweryfikowane w zastosowaniach przemysłowych.
Analiza struktury ramowej i mechanizmu wchłaniania wody w sachach molekularnych typu sodu
13x sito cząsteczkowe należy do sita molekularnego typu sodu (Nax), a jego struktura krystaliczna jest tworzona przez tetrahedron tetrahedronowy krzem-tlenek i aluminiowo-tlenu poprzez dzielenie się atomami tlenu, tworząc trójwymiarową ramy. Jony sodu (Na⁺) w ramie utrzymują stabilność strukturalną poprzez działanie elektrostatyczne, tworząc jednolite pory o średnicy około 10Å. Polaryzacja cząsteczek wody ułatwia tworzenie nawodnienia za pomocą jonów sodu. Dane eksperymentalne pokazują, że przy 25 stopni i wilgotności względnej 50%, statyczna adsorpcja wody sita molekularnego 13x może osiągnąć ponad 26,5%%, co jest znacznie lepsze niż sito molekularne 3A (20 WT) i sito cząsteczkowe 4A (22WT%).
Adsorpcja cząsteczek wody w porach 13x sito molekularnego ma wielopoziomowe charakterystykę adsorpcji:
Słaba adsorpcja: wiązania wodorowe powstają między grupami hydroksylowymi na powierzchni porów i cząsteczkach wody, a energia adsorpcji wynosi około 49,5 kJ\/mol;
Silna adsorpcja: Hydration jonów sodu dominuje, a energia adsorpcji osiąga 80-100 kj\/mol;
Efekt współistniejący: siarkowodór (H₂S) i dwutlenek węgla (CO₂) w LPG mogą być adsorbowane jednocześnie w celu uzyskania głębokiego oczyszczania.
Zalety procesowe 13x sito molekularne w suszeniu LPG
1. Wydajna wydajność odwodnienia
Rzeczywiste zastosowanie przedsiębiorstwa petrochemicznego pokazuje, że wieża suszenia LPG za pomocą 13x sito molekularnego może zmniejszyć zawartość wody surowego gazu z 150 ppm do poniżej 5ppm, a temperatura punktu rosy jest stabilnie kontrolowana poniżej -70. Jego cechy kinetyczne adsorpcji pokazują, że ilość desorpcji w pierwszych 5 minutach stanowi 65% całkowitej wody, a 90% zadania odwodnienia jest zakończone w ciągu 30 minut, co jest znacznie lepsze niż 2- równowaga czasu aktywowanego glinu.
2. Przeciwpakowanie i długoterminowe działanie
Wytrzymałość ściskająca 13x sito molekularne osiąga 8 0 N\/cząsteczka, a szybkość ścierania jest mniejsza lub równa 0. 1wt%. Może działać stabilnie przez ponad 3 lata w dużym złożeniu fluidalnym LPG. Po uruchomieniu pewnego urządzenia przez 20 kolejnych cykli-wchłaniania wody, ilość adsorpcji równowagi zmniejszyła się tylko o 12%. Po obróbce wzmocnienia jonów 0,5Mol\/L roztworem chlorku sodu, stabilność cyklu wzrosła o 30%.
3. Optymalizacja procesu regeneracji gradientu
W związku z charakterystyką analityczną 13x sito molekularnego, w praktyce przemysłowej przyjmuje się zmienne ciśnienie zmienne temperaturowe:
Pierwszy etap: 180 stopni, desorpcja ciśnienia atmosferycznego głównej wody, szybkość desorpcji 85%;
Drugi etap: 150 stopni, próżniowe oczyszczanie wody resztkowej, całkowity czas desorpcji skrócił o 40%.
Proces ten zmniejsza zużycie pary o 28%, a cykl regeneracji jest kompresowany z 24 godzin do 14,4 godziny.
Przypadki aplikacji przemysłowych i korzyści ekonomiczne
Przypadek 1: Jednostka dymuśniowa LPG
Rafineria stosuje 13 -krotnie sito molekularne do procesu desulfuryzacji LPG. W warunkach zawartości H₂S wlotu na 800 ppm i zawartości wody 120ppm wylot H₂s spada do poniżej 5ppm, a zawartość wody jest stabilna przy 3ppm. Po transformacji sprzętu roczne zużycie sit molekularnych jest zmniejszone o 40%, a zużycie energii regeneracji wieży suszenia jest zmniejszone o 35%.
Przypadek 2: Cryogeniczne oczyszczenie gazu surowego powietrza
W jednostce separacji powietrza 13x sito molekularne usuwa węglowodory, takie jak H₂O, CO₂ i C₃H₆ z LPG w tym samym czasie, zwiększając czystość surowego gazu do 99,999%. W porównaniu z procesem serii sita molekularnego 3A\/4A, inwestycja sprzętu jest zmniejszona o 25%, a elastyczność operacyjna jest zwiększona o 40%.
13x sito molekularne stało się technologią głównego nurtu w dziedzinie suszenia LPG ze względu na doskonałą wydajność adsorpcji i zdolność dostosowania procesu. Dzięki ciągłej innowacji modyfikacji materiałów i integracji procesów technologia ta odgrywa większą rolę w procesie czystej energii i niskiej nożycności przemysłowej.