Setacci molecolarihanno un'affinità particolarmente elevata per l'acqua e hanno forti proprietà di assorbimento dell'acqua, quindi sono ampiamente utilizzati per l'essiccazione del gas e sono un agente essiccante relativamente ideale. Gli esperimenti hanno dimostrato che il gas argon essiccato continuamente con Mg(CIO4)2, P2O3 e sodio metallico non è efficace quanto quello essiccato mediante setacci molecolari. Nel frattempo, i setacci molecolari sono di natura stabile, non temono il calore, non temono l'acqua, non vengono erosi da vari solventi e possono essere rigenerati più volte pur mantenendo buone prestazioni di adsorbimento e possono essere utilizzati a lungo. I vantaggi derivanti dall’utilizzo dei setacci molecolari per l’essiccazione del gas sono i seguenti:
(1)Il grado di asciugatura è estremamente elevato. Dopo che il gas è stato essiccato mediante setacci molecolari, è possibile ottenere prodotti con punto di rugiada estremamente basso e non sono necessarie altre apparecchiature ausiliarie di congelamento. Il punto di rugiada dell'aria dopo l'essiccazione con setaccio molecolare può essere compreso tra -60 e -90 gradi, mentre utilizzando altri agenti essiccanti come allumina o silice per l'essiccazione all'aria, il punto di rugiada può raggiungere solo circa -60 gradi.
(2) Elevata capacità di essiccazione per gas con bassa umidità relativa. Quando si trattano gas compressi con bassa umidità relativa o gas non completamente essiccati, l'efficienza di adsorbimento dei setacci molecolari è di gran lunga maggiore di quella di altri adsorbenti. Quanto più basso è il contenuto di vapore acqueo, tanto più significative sono le caratteristiche dei setacci molecolari. Ad esempio, con un'umidità relativa dell'1%, la capacità di assorbimento dei setacci molecolari può raggiungere il 18% del proprio peso, ovvero 10 volte superiore a quella dell'allumina attivata e 20 volte superiore a quella del gel di silice. Pertanto, l’uso dei setacci molecolari per rimuovere tracce di acqua dai gas è molto efficace.
(3) Forti prestazioni di assorbimento dell'acqua alle alte temperature. Per l'essiccazione di gas ad alta-temperatura, l'utilizzo di setacci molecolari per la disidratazione è la soluzione più eccellente. Ad esempio, a 100 gradi, per aria con un'umidità relativa dell'1,3%, i setacci molecolari possono assorbire fino al 15% del peso equivalente di acqua, che è 10 volte superiore all'allumina attivata e 20 volte superiore al gel di silice.
Quando gli adsorbenti assorbono acqua, rilasciano tutti calore latente. Questo calore di adsorbimento fa aumentare la temperatura del letto, riducendo così la capacità di adsorbimento dell'adsorbente. Tuttavia, la capacità di adsorbimento dei setacci molecolari è meno influenzata dalle variazioni della temperatura del letto. Pertanto, a volte non è necessario attendere che lo strato del letto si sia completamente raffreddato prima di utilizzarlo dopo la rigenerazione.
(4) Buona efficienza di asciugatura a velocità del gas elevate
A velocità elevate del gas, i setacci molecolari hanno anche una buona capacità di adsorbimento per l'essiccazione del gas. Ad esempio, a basse velocità del gas, la capacità di essiccazione del gel di silice e dei setacci molecolari è simile; quando la velocità del gas aumenta, la capacità di adsorbimento del gel di silice diminuisce drasticamente, mentre quella dei setacci molecolari diminuisce solo leggermente.
(5) Può assorbire contemporaneamente altre molecole di impurità
I setacci molecolari possono rimuovere dal gas impurità diverse dall'acqua. Sebbene la capacità di assorbimento dei setacci molecolari per l'acqua sia molto più elevata rispetto a quella di altre impurità gassose, purché la progettazione sia adeguata, l'acqua e altre impurità possono essere rimosse simultaneamente utilizzando i setacci molecolari.
(6) Adsorbimento selettivo
In molte operazioni di essiccazione, durante la disidratazione vengono spesso adsorbiti anche i componenti delle materie prime. Pertanto, in alcuni processi di essiccazione per adsorbimento, è necessario considerare questo problema di co-adsorbimento. L'uso dei setacci molecolari può controllare questo fenomeno perché i setacci molecolari hanno vari setacci con diversi diametri dei pori e, selezionando un setaccio molecolare adatto con diametri dei pori appropriati, i componenti della materia prima non possono entrare ma assorbono solo acqua per controllare il problema del co-adsorbimento. Ad esempio, nella separazione a freddo profondo del gas grezzo per le olefine del gas di petrolio, è possibile utilizzare setacci molecolari di tipo 3A per rimuovere l'acqua mentre le olefine non vengono adsorbite.
L'utilizzo di un letto fisso di setacci molecolari per l'essiccazione del gas è un tipico processo di adsorbimento e può essere progettato in modo relativamente affidabile utilizzando i dati della lunghezza della sezione di trasferimento di massa.
Il processo di adsorbimento dell'essiccazione del gas mediante setacci molecolari viene generalmente eseguito alternativamente con due o più colonne di adsorbimento. Quando lo strato del letto del setaccio molecolare di questa colonna di adsorbimento raggiunge la saturazione per l'adsorbimento dell'acqua, la colonna di adsorbimento deve essere sostituita e il setaccio molecolare saturo rigenerato deve essere adsorbito. Maggiore è la temperatura di rigenerazione, più completa sarà la rigenerazione, ma anche il consumo di energia sarà maggiore e anche la durata del setaccio molecolare sarà ridotta. Pertanto, la temperatura di rigenerazione dovrebbe essere la più bassa possibile per ridurre il consumo di energia e abbreviare il ciclo di rigenerazione, il che è vantaggioso per la produzione industriale. Generalmente, la temperatura di rigenerazione è adatta a 200 - 350 gradi. La capacità di assorbimento dell'acqua dei setacci molecolari diminuirà dopo molteplici rigenerazioni. Ad esempio, dopo 200 rigenerazioni, la capacità generale di assorbimento dell'acqua diminuirà di circa il 30%, ma se si effettuano ulteriori rigenerazioni, la diminuzione della capacità di assorbimento dell'acqua rallenterà.
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