当前位置: 首页 » 气品资讯 » 故事会 » 企业故事 » 正文

洛阳建龙JLOX-300型分子筛在深冷空分领域的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-12-14  来源:气体分离  作者:bingqi  浏览次数:7842
核心提示:洛阳建龙微纳新材料股份有限公司(以下简称:洛阳建龙或公司)前身为洛阳市建龙化工有限公司成立于1998年,是国内吸附类分子筛产
   
   洛阳建龙微纳新材料股份有限公司(以下简称:“洛阳建龙”或“公司”)前身为洛阳市建龙化工有限公司成立于1998年,是国内吸附类分子筛产品研发、生产、销售及技术服为一体的综合型企业。公司系新三板挂牌企业(股票代码833540)、国家高新技术企业、河南省创新型企业、河南省科技型瞪羚企业、洛阳市市长质量奖获奖单位、洛阳市知识产权重点保护企业、河南省最美纳税人获奖单位、洛阳市纳税信用A级企业,公司“硅谷”商标,被评为河南省著名商标。一直致力于为国内外客户提供从分子筛原粉、分子筛成型产品到分子筛工业应用的全产业链产品和技术服务。2010年洛阳建龙公司在多年技术积累的基础上,推出JLOX-300型分子筛,作为新一代深冷空分纯化高效专用吸附剂,刚上市就引起市场的关注,几年下来逐步得到了市场的接受与认可。
    分子筛,顾名思义指该物质具有均匀的微孔孔道结构,小于孔径的分子能够被吸进孔道内,大于孔径的分子则挡在孔道外,根据分子的大小,把各种组分分离,目前人们习惯叫该类物质为沸石或沸石分子筛。沸石分子筛的早期研究源于十九世纪,上世纪六十年代开始工业化。近年来,沸石分子筛在科学和工业上迅速发展,也促使其在气体纯化、气体分离、催化、材料、环境工程等科学领域的广泛应用。
建龙园林与建筑鸟瞰图

建龙园林与建筑鸟瞰图


建龙1

图为 JLOX-300型分子筛获“中国气体行业知名品牌产品证书”


JLOX-300
型分子筛原粉的结构及性能
           成型分子筛主要由分子筛原粉、粘土及少量助剂经成型、干燥、焙烧等工序制备而成的高活性多孔吸附材料,分子筛原粉是成型分子筛的基础,是决定成型分子筛好坏的关键性原料,鉴于此,本文先从JLOX-300型分子筛原粉入手逐步剖析JLOX-300型分子筛的结构及性能。
           JLOX-300型分子筛原粉和普通13X分子筛原粉都是X型分子筛,由硅氧和铝氧四面体组成三维贯通的孔道结构,都具有FAU 型的骨架结构,主晶孔都为十二元环结构,都属于六方晶系,空间群都为Fd-3m,晶体结构完全相同,根据Loewenstien规则,两个铝氧四面体不直接相连,即SiO2/Al2O3≥2.0,在X型分子筛中,JLOX-300型分子筛原粉晶胞骨架中具有相对更少量的硅和最多量的铝,相应的平衡阳离子的个数也最多,平衡阳离子的增加对分子筛吸附性能的影响非常显著。
            由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的X型分子筛是一种极性物质,其表面具有极大的色散力和静电力,可通过静电诱导使分子极化。所以极性越强,或越容易被极化的分子,也就越易被吸附。CO2虽然偶极矩为零,但由于C=O的极性和氧原子不共用电子对的存在,使其也有很大的四极矩,因而与分子筛阳离子也有强烈作用。换言之,分子筛中阳离子是CO2的吸附中心。由于JLOX-300型分子筛原粉中带负电荷的硅铝氧骨架结构明显增多,分子筛阳离子也随之增多,即CO2的吸附中心也增多,吸附量也明显增大。
JLOX-300型分子筛在深冷空分领域的应用研究
           洛阳建龙微纳新材料股份有限公司于2010年推出JLOX-300型分子筛,经过不断地技术创新,JLOX-300型分子筛的生产工艺日臻成熟,产品质量也稳步提升。JLOX-300型分子筛包括1.6-2.5mm、3-5mm两种规格产品,主要应用于不同工艺要求的深冷空分空气纯化设备。由于JLOX-300型分子筛在低CO2分压条件下,具有卓越的CO2吸附性能(比如在CO2浓度450ppm、吸附气体压力0.7MPa,吸附温度25℃的工况条件下,JLOX-300型分子筛的动态吸附容量可以达到13X APG型分子筛的1.7倍),因此JLOX-300型分子筛作为新一代深冷空分纯化的高效专用吸附剂一上市就引起市场的关注,并逐步得到市场认可。
           为了给JLOX-300型分子筛在深冷空分领域的应用提供指导,公司投入资金,组建了CO2净化吸附动态评价试验室,模拟深冷空分设备纯化器的工艺流程和工况,研制了专门与深冷空分纯化器相适应的动态CO2吸附评价装置。利用该动态评价装置,并配合美国Micromeritics公司的全自动比表面积及孔隙率分析仪的吸附等温线、孔容、孔径分布等数据,在实验室条件下对JLOX-300型分子筛吸附低浓度CO2进行了细致、深入的研究,得到大量基础研究数据,以便为JLOX-300型分子筛在深冷空分领域的应用提供依据和支持。
JLOX-300分子筛在低浓度CO2条件下吸附性能研究及影响
           大气中CO2含量一般在300~400ppm,但由于化石燃料排放的问题,局部地区大气中CO2含量可以达到700ppm,甚至更高。深冷空分设备大多位于工业区,周边大气中CO2含量一般都要比平均值高一些,因此深冷空分设备设计时都以当地实测CO2浓度为依据,并考虑适当的富余量,一般将大气中CO2含量的设计点定位450ppm。深冷空分压缩空气进纯化器的压力0.4~0.6MPa,温度10~20℃(一般约为15℃)。依据以上条件估算,深冷空分纯化过程中CO2的分压1.5~3.5mmHg,为了考察JLOX-300型分子筛在低浓度CO2条件下吸附性能,使用美国Micromeritics Gemini VII吸附仪研究了JLOX-300型分子筛在吸附压力0.2~4mmHg范围内的平衡吸附量,吸附温度为15℃,具体见图1所示。

图1  JLOX-300与13X APG型分子筛在分压0.2mmHg~4mmHg下吸附等温线(吸附温度15℃)

从图1可以看出吸附压力在1.5~3mmHg范围内,JLOX-300型分子筛的平衡吸附量优势非常明显。这表明JLOX-300型分子筛在低浓度CO2条件下具有较为卓越的吸附性能,这也是JLOX-300型分子筛作为新一代深冷空分纯化高效专用吸附剂的理论基础。为了考察吸附温度对JLOX-300型分子筛吸附性能的影响,使用洛阳建龙自主研发设计的动态CO2吸附评价装置,分别考察评价了JLOX-300型分子筛和13X APG型分子筛在不同吸附温度下的吸附量,具体见图2所示:

图2  JLOX-300型分子筛与13X APG型分子筛在不同吸附温度下的动态吸附量对比图

   从图2可以看出,吸附温度升高无论是JLOX-300型分子筛还是13X APG型分子筛,吸附量都有明显下降,但与13X APG型分子筛相比,JLOX-300型分子筛吸附量的下降幅度小了很多,温度越高,JLOX-300型分子筛与13X APG型分子筛的吸附量比值越大,这表明13X APG型分子筛吸附CO2对温度变化更敏感,而JLOX-300型分子筛吸附二氧化碳时高温性能更好。
         为了进一步考察JLOX-300型分子筛在低浓度CO2条件下的吸附性能,对动态CO2吸附评价装置进行了改造,增加了吸附气饱和水加湿装置,将氧化铝和分子筛按照一定比例装填成双层床,考察JLOX-300型分子筛在水和CO2共吸附条件下的吸附性能,同时考察再生温度对吸附性能的影响。具体数据见图3所示:

图3  JLOX-300型分子筛水和二氧化碳共吸附时在不同再生温度下的吸附量

 从图3可以看出,再生温度降低无论是JLOX-300型分子筛还是13X APG型分子筛,吸附量都有下降,两者吸附量降低的绝对值基本相同,但JLOX-300型分子筛吸附量的降低率小了很多,这表明JLOX-300型分子筛在工业应用中可利用的吸附容量更大,再生性能优越。

建龙2

图为 宁夏宝丰能源3×52000Nm³/h深冷空分制氧项目

注解:为解决空气中高浓度CO₂含量的问题(个别时间高于1000ppm),宁夏宝丰能源公司3×52000Nm³/h深冷空分制氧装置均装填JLOX-300型分子筛,
2016年5月投入运营,吸附时间由原来的4小时延长至5小时,纯化器出口CO₂含量小于0.4ppm。


JLOX-300
型分子筛在深冷空分领域的应用实践
       分子筛纯化系统是空分设备中空气净化的关键设备,也是空分设备长期安全运行的保障。目前深冷空分分子筛纯化器普遍使用双层床,在纯化器的空气进口处,先充装一定量的活性氧化铝,其上再加装一定量的分子筛。中、小型空分设备中的分子筛纯化器多采用立式结构,大型空分设备多采用卧式结构,近年来随着技术进步,一些大型空分设备采用立式双层径向流纯化器,并逐步成为一种趋势,这也对分子筛的性能提出了一些新的要求。以下几个方面介绍洛阳建龙公司JLOX-300型分子筛在深冷空分领域的应用实践情况。
       JLOX-300型分子筛以及与其性能相当的13X-APG-III分子筛的推广和应用都是近几年的事情,之前分子筛纯化器多采用13X-APG型分子筛,也有一小部分采用13X-APG-II型分子筛(吸附容量比13X-APG型分子筛提高约20%),很多客户在更换分子筛时,都会考虑是否更换新型高效分子筛,以便降低生产成本、提高设备运行的安全系数。
        由于在深冷空分应用中JLOX-300型分子筛吸附CO2比13X-APG型分子筛提高了70%,因此对之前采用13X-APG型分子筛的设备而言,更换为JLOX-300型分子筛后,都可增加空气处理量或延长纯化器切换周期,同时也随之能为客户降低能耗、提高设备稳定性和安全性。由于不同空分设备进纯化器空气的压力、温度、CO2含量等都有差异,不同设备厂家设计的工艺流程、纯化器结构以及设计余量也都有差异,因此,在更换JLOX-300型分子筛时,要依据客户具体的设备状况、工况条件,进行详细的计算和设计,以确定氧化铝/分子筛比例、分子筛装填量、切换周期、分子筛再生工艺参数(再生气温度、再生时间、再生气量、冷吹气量、冷吹时间),以及更换JLOX-300型分子筛后能为客户带来的经济和安全方面的收益。山东某钢铁公司KDON(Ar)-15000/25000/540的空分设备更换洛阳建龙JLOX-300型分子筛,以此为例简要介绍JLOX-300型分子筛的应用效果,具体性能指标如表1所示。

QQ图片20161214111833

表1  山东某钢铁公司更换JLOX-300型分子筛前后性能参数对比

目前,深冷空分设备的发展趋势是巨型化、填料塔、内压缩、气液并产、高自动化、高可靠、低能耗、长周期等,JLOX-300型分子筛作为新一代深冷空分纯化的高效专用吸附剂正好契合了这一趋势。其优势和特点主要表现在以下几个方面:
       (1)吸附剂总用量减小,纯化器体积和外形尺寸减小,设备占地面积变小,设备结构更紧凑;
       (2)能够与高效率的立式双层径向流纯化器相匹配;
       (3)分子筛装填量的大幅度减少,为氧化铝装填量的适度增加提供可能,也为纯化器再生温度的降低提供了基本条件;
       (4)吸附剂总用量的减少,也为资源高效利用、减少固体废弃物排放做出了贡献,也与空分设备高效、节能、环保的发展方向一致。
加大科技研发 持续自主创新
            JLOX-300型分子筛在低浓度CO2条件下具有卓越的吸附能力,尤其适合应用在深冷空分领域。随着深冷空分行业技术日益革新以及对JLOX-300型分子筛认知水平的提高,JLOX-300型分子筛的应用必将日趋增多。随着将来制氧设备的日益大型化,JLOX-300型分子筛在深冷制氧空气纯化阶段也必将得到广泛应用,这有利于制氧设备及纯化系统的稳定。洛阳建龙微纳新材料股份有限公司也将不断加大投入、持续技术创新,推出其他更多系列高效吸附剂产品,服务于我国气体分离与净化事业。


 
 
[ 气品资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐气品资讯
点击排行