Адсорбенты

Адсорбенты

Адсорбенты – это вещества, обладающие способностью адсорбции (от лат. Ad - на, и sorbeo - поглощаю), т. е. поглощения, всасывания какого-либо другого вещества из раствора или из газа только своей поверхностью, в отличие отабсорбентов, которые поглощают, всасывают всей своей массой. Причина адсорбции – нескомпенсированность межмолекулярных сил вблизи этой поверхности, т. е. наличие адсорбционного силового поля. Тело, создающее такое поле, называют адсорбентом, вещество, молекулы которого могут адсорбироваться - адсорбтивом, а уже адсорбированное вещество – адсорбатом. Природа адсорбционных сил может быть различной - если это Ван-дер-ваальсовые силы, то адсорбция называется физической, если валентные (т. е. адсорбция сопровождается образованием поверхностных химических соединений) - химической или хемосорбцией. Хемосорбция имеет отличительные черты: необратимость, высокие тепловые эффекты и активированный характер. Между физической и химической адсорбцией существует множество вариантов промежуточных случаев, например, адсорбция, обусловленная образованием водородных связей.

Адсорбенты - это искусственные  или природные тела с развитой поверхностью (создаваемой капиллярами  или кристаллической решеткой), которая  хорошо поглощает (адсорбирует) вещества из газов и растворов. Адсорбционные  свойства адсорбентов зависят от химического состава и физического  состояния поверхности, от характера  пористости и удельной поверхности (поверхности, приходящейся на 1 г вещества). Непористые адсорбенты (молотые кристаллы, мелкокристаллические осадки, частицы  дымов, сажи, аэросил) имеют удельные поверхности приблизительно от 1 м²/г до 500 м²/г. Удельная поверхность пористых адсорбентов (силикагелей, активированного оксида (окиси) алюминия (алюмогелей), алюмосиликатных катализаторов, активированных углей) достигает 1000 м²/г. Пористые адсорбенты получают, создавая сети пор в грубодисперсных твёрдых телах химическим воздействием.

Адсорбенты применяются  как носители в катализе, как наполнители  для полимеров, для хроматографического разделения смесей в хроматографии, в противогазах, в медицине, в нефтепереработке (риформинг, гидроочистка, гидрокрекинг), нефтехимии для очистки нефтепродуктов (нефти, бензина и т. д.) и газов, адсорбционной очистки масел, прежде всего трансформаторных, от кислот — продуктов окисления масел, как статические осушители при консервации приборов и оборудования, а также в высоковакуумной технике для сорбционных насосов. В большинстве отраслей промышленности при производстве различной продукции используются сжатый воздух, различные технические газы (углекислый газ, водород и т. д.) и жидкости. Чтобы избежать нежелательного образования влаги, льда и возможных последующих проблем, связанных с коррозией, загрязнением либо обледенением оборудования, намоканием фильтровальных материалов, из сжатого воздуха, различных технических газов и жидкостей необходимо удалить влагу, т. е. осушить. Необходимость осушки и очистки присутствует в разнообразных процессах, в числе которых, например, кондиционирование воздуха или транспортировка природного газа по трубопроводам. Осушка природного газа обеспечивает непрерывную эксплуатацию оборудования и газопроводов, предотвращая образование ледяных и гидратных пробок.  Адсорбенты-осушители можно разделить на активированный оксид (окись) алюминия — очищенный боксит; гели — вещества, состоящие из оксида кремния (силикагели) или алюмогеля; молекулярные сита — цеолиты;активированный уголь - пористые вещества, получаемые из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения. Использование адсорбента на основе оксида алюминия активного — один из основных способов осушки воздуха, технических газов и жидкостей, он особенно хорошо подходит для осушки сжатого воздуха или газов и жидкостей с высокой относительной влажностью. Низкая стоимость, химическая и физическая стабильность, возможность регенерации и высокая адсорбционная емкость поглощения воды — это факторы, способствовавшие широкому применению активного оксида алюминия.

Адсорбционный метод осушки используют, как правило, для обеспечения глубокой осушки газа — до точки росы минус 100 °С. Процесс основан на способности адсорбентов поглощать влагу из газа при сравнительно низких температурах и выделять ее при повышенных температурах. Процесс осушки осуществляется в адсорбере – основном аппарате установки адсорбции. Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорбенты, как правило, находят применение при небольших объемах очищаемого газа; горизонтальные и кольцевые — при высокой производительности. Осушка воздуха, углекислого газа, водорода, природного газа в промышленности предъявляет самые жесткие требования к адсорбентам, особенно в случае осушки воздуха, когда нужны высокие скорость газа и давление, а также требуется частая регенерация.

Химический состав адсорбента на основе окиси алюминия активной (алюмогеля) обычно жестко не регламентируется. Такие примеси, как оксид кремния, не изменяют характеристик продукта, даже если их содержание составляет несколько процентов. Наличие железа ухудшает товарный вид адсорбента, но его содержание обычно невелико, менее 0,2 %. Существенное значение имеет содержание солей натрия - присутствие щелочи понижает термическую стабильность адсорбентов и кислотность их поверхности (последнее отражается на качестве адсорбента, применяемого при осушке воздуха и очистке его от непредельных углеводородов в производстве жидкого кислорода).

Сферическая грануляция активной оксиси алюминия имеет ряд существенных преимуществ по отношению к экструдатам цилиндрической формы: большая удельная поверхность пор, большая прочность на раздавливание, более плотная и компактная загрузка в адсорбер. Рекомендуемый размер гранул оксида алюминия непосредственно связан с линейной скоростью потока в адсорбере. Если адсорбент работает при высоком давлении и небольших линейных скоростях, изменение диаметра гранул не оказывает существенного влияния на потерю напора. В этом случае обычно применяются гранулы диаметром 2–5 мм. Для систем, работающих при невысоком давлении и значительных линейных скоростях, рекомендуются гранулы диаметром 4-8 мм.

Компания «Химические системы» предлагает на российском рынке ассортимент промышленных адсорбентов на основе активированного (активного) оксида алюминия высокого качества, отвечающих современным требованиям. Первый завод по производству оксида алюминия был построен в начале XX века и расположен во Франции. Его история тесно связана с историей развития алюминиевой промышленности, он был одним из первых в мире заводом, который в промышленном масштабе начал производить алюминий из боксита - руды, названной по имени деревни Бо (от франц. les Baux) в Провансе, где она была найдена. На этом заводе в 1976 году стали производить оксид алюминия с использованием уникальной «Flash» (Флэш) технологии «Pechiney» (Пешине). С тех пор он является одним из ведущих мировых производителей оксида алюминия, молекулярных сит (цеолитов) и различных катализаторов. Позднее появились другие заводы, расположенные в разных странах Европы.

Компания «Химические системы» предлагает ассортимент активного оксида алюминия AA (от англ. Activated Alumina – активированный оксид алюминия) для осушки и очистки:

• Alumac A - шарики диаметром 1,5-3, 2–5 и 4–8 мм. Это базовый адсорбент с улучшенными характеристиками, рекомендован для любых применений при осушке и очистке газов и жидкостей.
• Alumac D (от англ. drying - осушка) - шарики диаметром 2–5, 2,5–5 и 4–8 мм. Этот адсорбент был специально разработан для осушки воздуха и других газов. Гладкая поверхность шариков придает им улучшенные механические характеристики. Крайне высокие устойчивость к истиранию и прочность сочетаются с большой площадью поверхности и высокой адсорбционной емкостью, что придает марке D свойства, необходимые для безопасной работы в самых жестких условиях осушки. Адсорбент марки D имеет особую обработку для не пыления. Адсорбент этой марки обеспечивает улучшенные показатели и большую длину цикла осушки, что дает прямую экономию за счет снижения количества замен слоя адсорбента. Также снижаются расходы на транспорт, загрузку, утилизацию и административно-хозяйственные расходы.
• Alumac 320 - экструдаты диаметром 1,1-1,3 мм в форме трилистника в сечении. Адсорбент для селективного удаления фторидов и мышьяка из воды. Небольшой размер гранул обеспечивает оптимальное распространение поглощенных примесей в порах адсорбента. Адсорбент данной марки можно применять для водоподготовки, очистки питьевой, хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод.
• Alumac 400G - гранулированный адсорбент с размером частиц 0,3-0,6 мм и 0,6-1,5 мм. Данный сорбент специально разработан для регенерируемых систем очистки воды. Предназначен для очистки питьевой воды от мышьяка, фтора, меди, цинка, свинца, фосфатов, нитратов, селена, хрома, ртути, кадмия и кремния.

Сравнительные параметры  алюмогелей приведены в таблице. Адсорбционная емкость остается главным параметром активированной окиси алюминия, применяемым для оценки эффективности адсорбента. Адсорбционная емкость зависит от реакционной способности центров на поверхности и измеряется как объем влаги, адсорбированной на единицу площади поверхности. Для выражения статической адсорбционной емкости при относительной влажности 10 % и 60 % используются обозначения E_0,1 и E_0,6, соответственно.

Учитывая то, что предлагаемый нами ассортимент адсорбентов на основе оксида алюминия активного достаточно широк и у некоторых марок  адсорбентов области применения пересекаются, у Вас может возникнуть вопрос, какую же марку адсорбента выбрать, каких параметров осушки/очистки  можно достичь, каковы оптимальные  условия рабочего режима и режима регенерации и наконец, каков  будет срок службы адсорбента при  заданных условиях? На эти и все  другие вопросы, связанные с подбором адсорбента, проектированием адсорбера  и подбором оптимальных условий  работы мы можем оперативно Вам ответить и предложить технические рекомендации наших специалистов. Для этого  Вам необходимо скачать форму Опросного листа, подробно заполнить его и прислать нам по электронной почте sirenko@chemsystem.ru. Мы в кратчайшие сроки подготовим для Вас технические рекомендации в соответствии с Вашим запросом и подберем оптимальную с точки зрения качества осушки/очистки и стоимости марку адсорбента.