در فرآیند پالایش گاز نفتی مایع (LPG) ، حذف رطوبت پیوند اصلی برای اطمینان از کیفیت محصول و ایمنی فرآیند است. خشک کن های سنتی با ظرفیت جذب و عملکرد بازسازی محدود است و تأمین نیازهای صنعت مدرن پتروشیمی برای نقطه شبنم پایین و عملکرد چرخه طولانی دشوار است. با ساختار منافذ منحصر به فرد و خصوصیات شیمیایی سطح آن ،غربال مولکولی 13xبه یک ماده نوآورانه در زمینه خشک کردن LPG تبدیل شده است ، و مزایای فنی آن به طور کامل در کاربردهای صنعتی تأیید شده است.
تجزیه و تحلیل ساختار چارچوب و مکانیسم جذب آب غربال های مولکولی از نوع سدیم
غربال مولکولی 13x متعلق به نوع مولکولی از نوع سدیم از نوع X (NAX) است ، و ساختار کریستالی آن توسط تتراهیدرون سیلیکون-اکسیژن و چهار ضلعی آلومینیوم-اکسیژن از طریق به اشتراک گذاری اتم های اکسیژن تشکیل می شود تا یک چارچوب سه بعدی تشکیل شود. یونهای سدیم (NA⁺) در چارچوب ثبات ساختاری را از طریق عمل الکترواستاتیک حفظ می کنند ، در حالی که منافذ یکنواخت با قطر حدود 10 را تشکیل می دهند. قطبیت مولکول های آب باعث می شود هیدراتاسیون با یون های سدیم آسان شود. داده های تجربی نشان می دهد که در 25 درجه و رطوبت نسبی 50 ٪ ، جذب آب استاتیک غربال مولکولی 13 برابر می تواند به بیش از 26.5Wt ٪ برسد ، که به طور قابل توجهی بهتر از الک مولکولی 3A (20WT ٪) و غربال مولکولی 4A (22WT ٪) است.
جذب مولکول های آب در منافذ غربال مولکولی 13 برابر ویژگی های جذب چند سطحی را نشان می دهد:
جذب ضعیف: پیوندهای هیدروژن بین گروههای هیدروکسیل در سطح منافذ و مولکول های آب تشکیل می شوند و انرژی جذب در حدود 49.5 کیلو گرم در مول است.
جذب قوی: هیدراتاسیون یون سدیم غالب است و انرژی جذب به 80-100 kJ\/mol می رسد.
اثر جذب همزمان: سولفید هیدروژن (H₂S) و دی اکسید کربن (CO₂) در LPG می تواند به طور همزمان جذب شود تا به تصفیه عمیق برسد.
مزایای فرآیند غربال مولکولی 13 برابر در خشک کردن LPG
1. عملکرد کم آبی کارآمد
کاربرد واقعی یک شرکت پتروشیمی نشان می دهد که برج خشک کن LPG با استفاده از الک مولکولی 13 برابر می تواند محتوای آب گاز خام را از 150ppm به زیر 5ppm کاهش دهد و دمای نقطه شبنم به طور پایدار در زیر {3 {3 درجه کنترل می شود. خصوصیات جنبشی جذب آن نشان می دهد که میزان دفع در 5 دقیقه اول 65 ٪ از کل آب را تشکیل می دهد و 90 ٪ از کار کم آبی در طی 30 دقیقه به پایان می رسد ، که به طور قابل توجهی بهتر از زمان تعادل {8} ساعت آلومینا فعال شده است.
2. ضد آلودگی و عملکرد طولانی مدت
استحکام فشاری غربال مولکولی 13x به ذرات 8 {2}} n\/ذرات می رسد و میزان سایش کمتر از یا مساوی با {9}}}. 1wt ٪ است. این می تواند بیش از 3 سال در بستر سیال پر سرعت LPG به طور پایدار عمل کند. پس از اینکه یک دستگاه خاص برای 20 چرخه جذب متوالی جذب آب در حال اجرا است ، مقدار جذب تعادل فقط 12 ٪ کاهش یافته است. پس از درمان تقویت یون با محلول کلرید سدیم 0.5 مول در لیتر ، پایداری چرخه 30 ٪ افزایش یافته است.
3. بهینه سازی فرآیند بازسازی شیب
با توجه به ویژگی های تحلیلی غربال مولکولی 13X ، یک حالت بازسازی ترکیبی فشار متغیر متغیر در تمرین صنعتی اتخاذ شده است:
مرحله اول: 180 درجه ، دفع فشار جوی آب اصلی ، میزان دفع 85 ٪ ؛
مرحله دوم: 150 درجه ، خلاء 5kPa آب باقیمانده ، زمان دفع کل 40 ٪ کاهش یافته است.
این فرآیند مصرف بخار را 28 ٪ کاهش می دهد و چرخه بازسازی از 24 ساعت به 14.4 ساعت فشرده می شود.
موارد کاربرد صنعتی و مزایای اقتصادی
مورد 1: واحد جداسازی LPG
یک پالایشگاه از الک مولکولی 13 برابر در فرآیند جداسازی LPG استفاده می کند. تحت شرایط H₂S ورودی 800ppm و محتوای آب 120ppm ، خروجی H₂S به زیر 5ppm کاهش می یابد و میزان آب در 3 بعد از ظهر پایدار است. پس از تحول تجهیزات ، مصرف سالانه غربال مولکولی 40 ٪ کاهش می یابد و مصرف انرژی بازسازی برج خشک کن 35 ٪ کاهش می یابد.
مورد 2: جداسازی هوای کرایوژنیک تصفیه گاز خام
در واحد جداسازی هوا ، غربال مولکولی 13 برابر هیدروکربن هایی مانند H₂O ، Co₂ و C₃h₆ را از LPG به طور همزمان از بین می برد و خلوص گاز خام را به 99.999 ٪ افزایش می دهد. در مقایسه با فرآیند سری Sieve Molecular 3A\/4A ، سرمایه گذاری تجهیزات 25 ٪ کاهش می یابد و انعطاف پذیری عملیاتی 40 ٪ افزایش می یابد.
غربال مولکولی 13x به دلیل عملکرد عالی جذب و سازگاری فرآیند ، به فناوری اصلی در زمینه خشک شدن LPG تبدیل شده است. با نوآوری مداوم اصلاح مواد و ادغام فرآیند ، این فناوری نقش بیشتری در فرآیند انرژی پاک و کم کربن سازی صنعتی خواهد داشت.