Adsorventes chineses: onde são usados? 

Quando as pessoas falam sobre adsorventes chineses, muitas pessoas pensam imediatamente em sílica gel barata em bolsas de sapatos. Isto é, obviamente, uma aplicação, mas a ponta do iceberg. Na verdade, o espectro vai desde a purificação de emissões industriais até à melhor separação de isómeros em produtos farmacêuticos. E os fabricantes chineses daqui há muito que não só estão a recuperar o atraso, mas também a definir o ritmo em alguns nichos, especialmente no que diz respeito ao equilíbrio entre eficiência e custo. Embora, para ser justo, há dez anos a situação fosse diferente - havia muito barulho e a qualidade dos jogos nem sempre era estável. Agora, se você souber com quem trabalhar, poderá obter materiais que não são inferiores aos análogos europeus e, a um preço por quilograma ou por unidade de capacidade de adsorção, serão várias vezes superiores. Mas a frase-chave é “se você sabe com quem trabalhar?”. Mais sobre isso mais tarde.

Não só sílica gel: a principal gama de materiais

Vamos pontuar os i imediatamente. Em “adsorventes chineses?” geralmente significam três grandes grupos: zeólitas (peneiras moleculares), carvões ativados e esses mesmos óxidos sorventes (sílica gel, óxido de alumínio). Os zeólitos são talvez o segmento mais interessante. Os fabricantes chineses aprenderam a sintetizá-los com tamanhos de poros muito específicos - de 3? até às 10?. Isto é crítico. Por exemplo, o zeólito 4A ou 13X é usado para secar gás natural ou ar em estações de compressão. Anteriormente, compravam da UOP ou da CECA, mas agora estão cada vez mais voltados para a China. Mas há uma nuance: nem todas as fábricas podem garantir a estabilidade da estrutura cristalina de lote para lote. Já vi casos em que, por causa disso, a capacidade dinâmica caiu 15-20%.

Os carvões ativados são uma história diferente. Aqui a China é um gigante global. Mas não é tão simples. Carvão e carvão são diferentes. O pó (PAC) para tratamento de águas residuais é uma coisa, mas o granulado (GAC) com alta resistência mecânica para adsorção de vapores orgânicos é outra bem diferente. Os fornecedores chineses são fortes no primeiro, mas tem havido problemas com o último – a abrasão é elevada, especialmente em adsorventes móveis. Mas há progresso. Agora já existem unidades de produção que produzem GAC a partir de cascas de coco com adsorção de benzeno na faixa de 35-40%, o que é muito válido.

E óxidos. A sílica gel não é apenas bolas em sacos. Sílica gel mesoporosa com tamanho de poro ajustável 30-100? é uma ferramenta poderosa para separar grandes moléculas orgânicas, por exemplo, na produção de vitaminas. A China oferece opções muito competitivas aqui. Lembro-me de um projeto de purificação de óleo vegetal, onde usavam sílica gel chinesa com superfície modificada - ela removia pigmentos e resíduos de sabão com mais eficácia do que seu caro equivalente alemão. Mas demorou muito para selecionar e testar amostras de três fábricas diferentes.

Principais indústrias: da petroquímica ao processamento de alimentos

Se considerarmos a indústria, o sector do petróleo e do gás é o consumidor número um. A desidratação do gás antes do transporte por gasodutos é um clássico. Os tandens de adsorção funcionam lá: primeiro, a umidade pesada é removida nos separadores e depois a secagem fina usando zeólitas. As peneiras moleculares chinesas 4A e 13X são cada vez mais utilizadas aqui, especialmente em campos na Ásia e na África. As economias em CAPEX são significativas. Mas os engenheiros sempre olham para a resistência ao “envenenamento”. — se o gás contiver sulfureto de hidrogénio ou hidrocarbonetos pesados, o zeólito pode perder rapidamente capacidade. Alguns fabricantes chineses oferecem zeólitas com modificação de troca iônica, que são mais resistentes ao H2S. Eles testaram em laboratório - parece funcionar, mas ainda há poucos dados de campo para 5 anos de operação.

A indústria química e farmacêutica é o reino da purificação e separação finas. Tanto zeólitos quanto sorventes poliméricos especializados são usados ​​aqui. Por exemplo, a separação de para- e metaxileno. Anteriormente, esta era uma tecnologia UOP quase exclusiva. Agora, análogos chineses de seus zeólitos para este processo (por exemplo, como BaX ou K-BaX) estão sendo testados ativamente. Não direi que são completamente idênticos, mas para algumas instalações onde os requisitos de pureza do produto são ligeiramente inferiores, são ideais. Na indústria farmacêutica, a sílica gel de alta pureza é usada para cromatografia. As empresas chinesas estão entrando neste mercado, mas o caminho é longo – elas precisam de conformidade com as BPF e montanhas de documentação.

A proteção ambiental é um mercado enorme. Captura de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em adsorventes de carbono, purificação de emissões de dióxido de enxofre usando zeólitos, purificação de águas residuais de fenóis, corantes e metais pesados. Aqui, os materiais chineses têm preços incomparáveis. Mas novamente, para sistemas estacionários com regeneração a vapor é melhor procurar carvão com alta resistência, caso contrário após seis meses de regeneração você terá pó de carvão no aparelho. Tive uma experiência desagradável com uma unidade de recuperação de solvente em uma fábrica de móveis – tive que trocar o bico de carbono antes do previsto.

Indústria de alimentos e bebidas. Secagem ao ar em linhas de embalagem, descafeinação de café, clarificação de cerveja e sucos, remoção de odores. Aqui os requisitos de segurança do material são os mais rigorosos. Deve ser certificado pela FDA ou equivalente. Nem todas as fábricas chinesas podem fornecê-los. Mas aqueles que podem, por exemplo, alguns fabricantes de sílica gel de qualidade alimentar ou carvão ativado de casca de coco, ocuparam fortemente esse nicho. Seus produtos podem ser encontrados em linhas de engarrafamento de água mineral em todo o mundo.

Aspectos práticos de escolher e trabalhar com fornecedores

Esta é provavelmente a parte mais importante. Como não perder a escolha? A primeira regra é nunca comprar “adsorvente chinês?” pelo menor preço no Alibaba. Esta é uma receita para dores de cabeça. Você precisa de um fornecedor confiável, especializado especificamente em sorventes, que tenha seu próprio laboratório para controle de qualidade e possa fornecer fichas técnicas (TDS) detalhadas com dados reais, não publicitários: não apenas “área superficial específica > 1000 m2/g”, mas curvas de distribuição de tamanho de poros, isotermas de adsorção para substâncias específicas (nitrogênio, benzeno, água), dados sobre resistência mecânica à abrasão e esmagamento.

Em segundo lugar, certifique-se de solicitar e testar amostras. Além disso, teste em condições o mais próximas possível das suas tecnológicas. Se você precisar de carbono para capturar o vapor de acetona, não se limite a medir uma área de superfície específica. Realize o teste de adsorção no modo dinâmico, trace a curva de saída e calcule a capacitância dinâmica real. Tivemos um caso em que carvão com excelentes parâmetros BET apresentou capacidade 30% inferior à declarada devido à distribuição inadequada de microporos.

Terceiro, preste atenção à embalagem e à logística. Os adsorventes, especialmente zeólitas e carvões ativados, são higroscópicos. Devem ser fornecidos em sacos lacrados com forro de polietileno. Vi como um lote de zeólita chegava em sacos de papel comuns e absorvia umidade durante o transporte marítimo - sua capacidade de adsorção caiu catastroficamente, precisava ser regenerada antes mesmo de ser carregada nos adsorventes.

Estudo de caso: uma abordagem integrada para um projeto

É bom quando o fornecedor não é apenas um vendedor de sacos de pó, mas um parceiro tecnológico. Deixe-me dar um exemplo de empresaTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éhttps://www.yzkjhx.ru). Esta não é uma casa comercial aleatória, mas um instituto de design criado por uma empresa química. Quando você se depara com tal estrutura, o trabalho fica estruturado de forma diferente. Certa vez, resolvemos o problema da purificação profunda do hidrogênio a partir de vestígios de CO e CO2 para uma usina de energia. Era necessário um adsorvedor multicamadas.

Especialistas deTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.não ofereceu apenas zeólita e alumina ativada. Enviaram um engenheiro que, junto conosco, estudou a composição completa do gás, a pressão, a temperatura e a concentração residual necessária. Com base nisso, eles modelaram o processo, calcularam a proporção de camadas e a velocidade de avanço. É importante que eles próprios produzam e modifiquem os adsorventes, para que possam “personalizá-los”. propriedades do zeólito em nossas condições - aumente ligeiramente o tamanho do cristal para reduzir a queda de pressão.

Como resultado, o sistema está operando há três anos, os ciclos de regeneração estão funcionando normalmente. Claro, isso não significa que eles não tenham falhas. Em outro projeto de remoção de mercaptano, o zeólito impregnado de metal proposto mostrou uma vida útil mais curta do que o esperado - aparentemente a composição da matéria-prima no local havia mudado ligeiramente. Mas rapidamente analisaram o sorvente gasto e propuseram uma alternativa. É valioso.

Tendências e o que procurar no futuro

Para onde caminha a indústria? Em primeiro lugar, são materiais híbridos e funcionalizados. Não qualquer zeólita, mas uma zeólita com nanopartículas metálicas depositadas na superfície para adsorção catalítica. Por exemplo, para a remoção simultânea de sulfeto de hidrogênio e sua oxidação em enxofre elementar. Os institutos de investigação chineses estão a publicar activamente artigos sobre este tema e alguns desenvolvimentos já estão a atingir o nível comercial.

Em segundo lugar, adsorventes para captura de CO2. O assunto é quente. Novas classes de materiais estão sendo desenvolvidas - estruturas metal-orgânicas (MOFs), polímeros modificados. Por enquanto são caros, mas os fabricantes chineses, com a sua capacidade e foco na redução de custos, poderão tornar-se revolucionários nesta área na próxima década.

Em terceiro lugar, sorventes “inteligentes” com características cinéticas melhoradas. A taxa de adsorção é frequentemente o fator limitante. A criação de poros hierárquicos (micro + mesoporos) permite que as moléculas se difundam mais profundamente no grão mais rapidamente. Isto aumenta a eficiência do uso do sorvente. Vi lotes experimentais desses materiais vindos da China - é impressionante.

O resultado final é simples.Adsorventes chinesesassumiram firmemente suas posições na prática mundial. A sua utilização justifica-se não só economicamente, mas também tecnicamente - numa variedade de áreas, desde a purificação bruta de emissões de gases até processos de separação de alta tecnologia. A chave para o sucesso é a escolha competente do fornecedor, testes minuciosos e compreensão de que o sorvente não é um produto, mas parte de um sistema tecnológico. E às vezes, como é o casoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi, Ltd., você encontra um parceiro que ajuda a construir todo esse sistema, desde o cálculo até a entrega exatamente do material necessário para sua tarefa específica, e não a partir de um catálogo de uso geral.