分子筛干燥及再生原理

分子筛干燥及再生原理

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  分子筛干燥

吸附干燥可以以其他的工业方法获得更高的干燥效果，但不是所有吸附剂都能获得深度干燥，其中分子筛的干燥效果*佳。这时因为它对水有极强的吸附能力，即使在很低的分压或深度下，仍有相当高的吸附容量，因而不论用到什么地方，都可以获得所需的干燥深度。在十分宽广的操作范围和动力学积极条件下，它都有很高的干燥效率-吸附容量高、吸附速度快、热稳定性能好、操作循环稳定，与液体接触不碎裂等。例如在100℃时，分子筛仍有15%重量百分比的吸水量，耐硅胶和活性氧化铝在超过25℃后吸水能力迅速下降，在150℃完全丧失吸水性能；特别在实际工业操作中往往含有少量残留水，有时仅仅2%残留水分就会使硅胶和活性氧化铝完全失去吸附能力，而对分子筛影响较小。
因为水合的分子筛在活化时迅速脱水，活化后的晶体又可以可逆地吸水，所以分子筛*早的应用是作为干燥剂。分子筛吸吸附小于它的孔径的分子，通过选用合适的分子筛类型，除水以外的所有流体成分都可以不被吸附，这就免除了化学加工中的共吸附问题。由于没有这种共吸附作用（包括对极性和不饱和化合物的共吸附），更加提高了吸水能力。因此分子筛广泛用作各种气体和液体的干燥剂。一般分子筛干燥后的流体只含有1～10PPm的水分。在工业上用作干燥剂的是3A、4A、5A、和13X型分子筛。
分子筛干燥与活性氧化铝和硅胶相比，具有如下几点优势：
1）用分子筛可大大节省设备费用。分子筛的吸附能力很高，对于一定的物质循环时间，所需吸附剂的数量少，因而可用较小的容器；对于相同的处理量，流出物的含水量低，不会造成冻结，从而减少了用其他吸附剂所必须的冷冻装置。
2）分子筛在较高温度下仍有很强的吸附能力，因而可以在绝热条件下有效地操作，采用*简单、*便宜的吸附器装置（里面不需要冷却蛇形管），同时再生后不要等到完全冷却，即可切换为吸附作业。由于降低了操作循环时间，这样在较小的装置上，就可获得较高的处理量。
3）分子筛干燥还大大节省了操作费用，体系本身就提供了良好的设备保护和流水线作业，装置不会腐蚀，不会冻结。同时由于分子筛吸水量高，较少的用量和较小的容器也意味着在加热去除一定量的吸附水时，所需消耗的燃料较少，即脱附再生更为经济。
 
二、分子筛再生
         在分子筛的干燥应用中，一般采用加热再生法。这是因为水和分子筛强烈地相互作用，用其它方法很难将吸附水完全地解析出来。加热解析过程包括加热、冲洗和冷却三个步骤。显然加热温度越高，脱附再生越完全。但是，分子筛频繁地经受高温处理，吸附效力会大大降低，因而一般加热解析温度在180～350℃之间。
由于在高温下高浓度的水蒸汽会严重破坏分子筛的结构，因而在加热的同时，必须用氮气、空气、产物气体或其他合适的气体冲洗分子筛床层。冲洗气体应力求不含水分。冲洗气体含水量的多少直接影响再生效果。例如用露点4 ℃的冲洗气400℃再生，同露点-30℃的冲洗气200℃再生效果基本相同。
再生后的分子筛床层必须冷却后才能进行吸附操作。用冷却气体冲洗床层时，所用的气体也应力求不含水分，冷提气体的流向和吸附循环的方向相同。
当分子筛用于液体干燥，在再生时必须首先驱出吸附剂床层的液体，不能有任何死角，否则残留液体在加热再生时会发生反应或碳化，以致严重影响吸附循环的效能和操作寿命。
在严格再生的条件下，经2000次再生后，分子筛吸附容量仅下降30%左右。