Molekularsieb(auch als synthetischer Zeolith bekannt) ist eine Art mikroporöser Aluminosilikatkristall. Es ist eine grundlegende Skelettstruktur aus Silizium und Aluminium, die durch Sauerstoffbrücken verbunden sind. Die Struktur hat viele Poren mit gleichmäßigen Porendurchmessern und sauber angeordnete Hohlräume mit einer großen inneren Oberfläche. Im Kristallgitter befinden sich Metallkationen (wie Na+, K+ usw.), um die überschüssigen negativen Ladungen im Kristall auszugleichen. Die Adsorption von Substanzen durch Molekularsiebe ist eine physikalische Adsorption. In den Kristallporen gibt es starke Polarität und Coulomb-Felder, und es zeigt eine starke Adsorptionskapazität für polare Moleküle (wie Wasser) und ungesättigte Moleküle.
Da beim Erhitzen kontinuierlich Wassermoleküle verloren gehen, die Kristallskelettstruktur jedoch unverändert bleibt, bilden sich viele Hohlräume, und die Hohlräume sind durch viele Mikroporen mit demselben Durchmesser verbunden. In den Hohlräumen werden Moleküle, die kleiner sind als der Durchmesser der Poren, adsorbiert, während Moleküle, die größer sind als die Poren, ausgeschlossen werden. Dadurch werden Moleküle unterschiedlicher Größe getrennt und die Funktion des Filterns von Molekülen erreicht. Daher wird es anschaulich als „Molekularsieb“ bezeichnet.
Bei diesem Verfahren werden Acetylen und Chlorwasserstoff getrennt voneinander dehydratisiert.
Das aus dem Acetylenerzeugungsprozess stammende Acetylen enthält große Mengen an Feuchtigkeit und Verunreinigungen, und die Verunreinigungen werden zunächst durch einen Wasserwaschturm oder einen Sandfilter entfernt.
Dann verwenden Sie 0 Grad Wasser zum Einfrieren und Entwässern, d. h., Sie verwenden das Prinzip, dass der gesättigte Dampfdruck von Wasser im Gas mit sinkender Temperatur abnimmt, der Gasphasenpartialdruck von Wasser durch Absenken der Temperatur abnimmt und die Feuchtigkeit im Gas entfernt wird. Der Wassergehalt des Gases kann anhand des gesättigten Dampfdrucks des Gases bei dieser Temperatur bestimmt werden.
Die Wasserabsorption des 3A-Molekularsiebs wird dann genutzt, um weitere Spuren von Wasser aus Acetylen zu entfernen. Gleichzeitig wird die Temperaturanstiegsmethode genutzt, um das Wasser während des Molekularsieb-Regenerationsprozesses zu verdampfen, und das Molekularsieb wird mit dem Luftstrom desorbiert. Die Regeneration von Molekularsieben wird in vier Schritten unter Verwendung von kaltem und heißem Stickstoff durchgeführt.
Der Acetylen-Trockenturm verfügt zur Adsorption über eine dreischichtige Struktur. Die dritte Schicht dient als Schutzschicht, um ein Eindringen in den Trockenturm zu verhindern. Wenn die erste und zweite Schicht der Molekularsiebe adsorbiert und gesättigt sind, werden die Molekularsiebe des Turms aktiviert und regeneriert.
Das bei der Acetylentrocknung verwendete Molekularsieb ist das 3A-Molekularsieb, auch KA-Molekularsieb genannt.
Seine Grundform lautet: K8Na12[(AlO4)12·(SiO4)12]·27H2O.
Der Durchmesser von Wassermolekülen beträgt (2,1–3,1) × 10-10 m, der von Acetylen 3,2 × 10-10 m und der von Sauerstoff (3,4–3,84) × 10-10 m. Wenn das obige Gasgemisch durch ein 3A-Molekularsieb strömt, werden nur Wasser und eine kleine Menge Acetylen adsorbiert, und andere Moleküle mit einem Durchmesser von mehr als 3 × 10-10 m können nicht in die Hohlräume des Molekularsiebkristalls eindringen.
Wenn nasses Acetylen durch das 3A-Molekularsieb gelangt, werden Wassermoleküle in den Löchern des Molekularsiebs zurückgehalten, ohne dass eine Co-Adsorption mit Acetylen stattfindet, und die Trocknung des Acetylens durch das Molekularsieb ist schließlich abgeschlossen.
3A Molekularsieb hat folgende Eigenschaften:
①Der Einfluss der Temperatur auf die Wasseraufnahme ist viel geringer als bei herkömmlichen Trockenmitteln (wie z. B. Kieselgel).
②Die Trocknungsfähigkeit lässt mit zunehmendem Wassergehalt des Molekularsiebs nach.
③Die Durchflussrate von nassem Acetylen hat wenig Einfluss auf die Adsorptionskapazität von Molekularsieben;
④ Unter gleichen Feuchtigkeitsbedingungen ist die Wasseraufnahmekapazität größer als bei anderen Trockenmitteln (wie beispielsweise Kieselgel).
Beim Einsatz von Molekularsieben sind folgende vier Aspekte zu beachten:
①Die Porengröße des 3A-Molekularsiebs muss entsprechend dem tatsächlichen Moleküldurchmesser des Gases im Trocknungsmaterial ausgewählt und hergestellt werden. Dies ist der Schlüssel zur Beeinflussung der Funktionsweise des Molekularsieb-Trocknungsprozesses.
② Die mechanische Festigkeit und die Regenerationszeit von Molekularsieben sind wichtige Indikatoren, die ihre Lebensdauer beeinflussen. Daher sollte die primäre Adsorptionszeit von Molekularsieben so weit wie möglich verlängert werden, die Anzahl der Regenerationen sollte reduziert werden, die Temperaturunterschiede und der mechanische Verschleiß während des Regenerationsprozesses sollten reduziert werden und das Pulverisierungsphänomen von Molekularsieben sollte reduziert werden.
③Die Trocknungskapazität von Molekularsieben ist nicht unendlich. Die Lebensdauer und Verarbeitungskapazität von Molekularsiebtrocknern werden basierend auf der Beladungskapazität von Molekularsieben unter dem Auslegungsdruck berechnet. Mit zunehmender Wasseraufnahme nimmt die Trocknungskapazität bis zur Sättigung ab, was sichergestellt werden sollte. Versuchen Sie für einen reibungslosen Betrieb des Geräts, eine langfristige Überschreitung des Rohgas- und Wassergehalts oder eine langfristige Überschreitung der Gerätelast zu vermeiden.
④ Verunreinigungen (wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salz usw.), die vom Rohmaterialgas mitgeführt werden, können leicht die Poren des Molekularsiebs verstopfen und die Wasserentfernungskapazität des Trockenturms verringern. Daher sollte das Rohmaterialgas vor dem Eintritt in den Trockenturm gründlich gewaschen und entfernt werden.