غربال مولکولی(همچنین به عنوان زئولیت مصنوعی شناخته می شود) نوعی کریستال آلومینوسیلیکات ریز متخلخل است. این یک ساختار اسکلت اساسی متشکل از سیلیکون و آلومینیوم است که از طریق پل های اکسیژن متصل شده اند. این سازه دارای منافذ زیادی با قطر منافذ یکنواخت و حفرههای منظم با سطح داخلی بزرگ است. کاتیون های فلزی (مانند Na+، K+ و غیره) در شبکه کریستالی وجود دارد تا بارهای منفی اضافی در کریستال را متعادل کنند. جذب مواد توسط غربال مولکولی، جذب فیزیکی است. قطبیت قوی و میدان های کولن در داخل منافذ کریستال وجود دارد و ظرفیت جذب قوی برای مولکول های قطبی (مانند آب) و مولکول های غیر اشباع را نشان می دهد.
از آنجایی که مولکولهای آب به طور مداوم پس از گرم شدن از بین میروند، اما ساختار اسکلت کریستالی بدون تغییر باقی میماند، حفرههای زیادی تشکیل میشوند و حفرهها توسط ریز منافذ زیادی با همان قطر به هم متصل میشوند و مولکولهای کوچکتر از قطر حفرههای داخل حفرهها را جذب میکنند. و مولکولهای بزرگتر از منافذ را حذف میکند، در نتیجه مولکولهای با اندازههای مختلف را جدا میکند و به عملکرد غربالگری مولکولها دست مییابد، بنابراین به وضوح به آن "الک مولکولی" میگویند.
در این فرآیند استیلن و کلرید هیدروژن به طور جداگانه آبگیری می شوند.
استیلن ارسالی از فرآیند تولید استیلن حاوی مقدار زیادی رطوبت و ناخالصی است و ناخالصی ها ابتدا از طریق برج شستشوی آب یا فیلتر شنی حذف می شوند.
سپس از آب 0 درجه برای انجماد و آبگیری استفاده کنید، یعنی با استفاده از این اصل که با کاهش دما، فشار بخار اشباع آب در گاز کاهش مییابد، فشار جزئی فاز گاز آب با کاهش دما کاهش مییابد. و رطوبت موجود در گاز حذف می شود. مقدار آب گاز را می توان با توجه به فشار بخار اشباع گاز در دما محاسبه کرد.
سپس از جذب آب غربال مولکولی 3A برای حذف بیشتر مقادیر کمی آب از استیلن استفاده می شود. در عین حال، از روش افزایش دما برای تبخیر آب در طی فرآیند بازسازی غربال مولکولی استفاده می شود و غربال مولکولی با جریان هوا دفع می شود. بازسازی غربال های مولکولی در چهار مرحله با استفاده از نیتروژن سرد و گرم انجام می شود.
برج خشک کن استیلن از یک ساختار سه لایه برای جذب استفاده می کند. لایه سوم به عنوان یک لایه محافظ برای جلوگیری از نفوذ برج خشک کن عمل می کند. هنگامی که لایه های اول و دوم غربال های مولکولی جذب و اشباع می شوند، غربال های مولکولی برج فعال و بازسازی می شوند.
غربال مولکولی مورد استفاده در خشک کردن استیلن، غربال مولکولی 3A است که به آن غربال مولکولی KA نیز می گویند.
شکل اصلی آن به شرح زیر است: K8Na12[(AlO4)12·(SiO4)12]·27H2O.
قطر مولکول های آب (2.1~3.1)×10-10 متر، استیلن 3.2×10-10 متر و اکسیژن (3.4~3.84)×10-10 متر است. وقتی مخلوط گاز فوق از الک مولکولی 3 آمپر عبور می کند، فقط آب و مقدار کمی استیلن جذب می شود و مولکول های دیگر با قطر بزرگتر از 3×10-10 متر نمی توانند وارد حفره های کریستالی غربال مولکولی شوند.
هنگامی که استیلن مرطوب از غربال مولکولی 3A عبور می کند، مولکول های آب در سوراخ های غربال مولکولی بدون جذب همزمان با استیلن حفظ می شوند و در نهایت خشک شدن استیلن توسط غربال مولکولی به پایان می رسد.
غربال مولکولی 3A دارای ویژگی های زیر است:
①تاثیر دما بر جذب آب بسیار کمتر از خشککنندههای عمومی (مانند سیلیکاژل) است.
②با افزایش محتوای آب غربال مولکولی، توانایی خشک کردن ضعیف می شود.
③ نرخ جریان استیلن مرطوب تأثیر کمی بر ظرفیت جذب غربال های مولکولی دارد.
④ تحت شرایط رطوبت یکسان، ظرفیت جذب آب بیشتر از سایر مواد خشک کننده (مانند سیلیکاژل) است.
در استفاده از غربال های مولکولی باید به چهار جنبه زیر توجه کرد:
① اندازه منافذ غربال مولکولی 3A باید مطابق با قطر مولکولی گاز ماده خشک کننده واقعی انتخاب و ساخته شود، که کلید تأثیرگذاری بر عملکرد فرآیند خشک کردن غربال مولکولی است.
② استحکام مکانیکی و زمانهای بازسازی غربالهای مولکولی شاخصهای مهمی هستند که بر طول عمر آنها تأثیر میگذارند. بنابراین، زمان جذب اولیه غربال های مولکولی باید تا حد امکان افزایش یابد، تعداد بازسازی ها کاهش یابد، تغییرات دما و سایش مکانیکی در طول فرآیند بازسازی کاهش یابد و پدیده پودر شدن الک های مولکولی کاهش یابد. .
③ ظرفیت خشک کردن غربال های مولکولی بی نهایت نیست. طول عمر و ظرفیت پردازش خشک کن های غربال مولکولی بر اساس ظرفیت بارگیری غربال های مولکولی تحت فشار طراحی محاسبه می شود. با افزایش جذب آب، ظرفیت خشک کردن تا زمان اشباع کاهش می یابد که باید از آن اطمینان حاصل شود. برای عملکرد روان دستگاه، سعی کنید از اضافه طولانی مدت گاز خام و آب و یا زیاد شدن بار دستگاه در طولانی مدت جلوگیری کنید.
④ ناخالصی ها (مانند اسید سولفوریک، اسید فسفریک، نمک و غیره) که توسط گاز مواد خام حمل می شود، می توانند به راحتی باعث مسدود شدن منافذ غربال مولکولی شوند و ظرفیت حذف آب برج خشک کن را کاهش دهند. بنابراین گاز ماده اولیه باید قبل از ورود به برج خشک کن کاملا شسته و خارج شود.