Adsorbenti cinesi: dove vengono utilizzati? 

Quando si parla di assorbenti cinesi, molti pensano immediatamente ai gel di silice economici contenuti nelle borse per scarpe. Questa è, ovviamente, un'applicazione, ma la punta dell'iceberg. Lo spettro spazia infatti dalla purificazione delle emissioni industriali alla separazione più fine degli isomeri nei prodotti farmaceutici. E i produttori cinesi qui da tempo non solo stanno recuperando terreno, ma in alcune nicchie stanno anche dettando il passo, soprattutto quando si tratta di equilibrio tra efficienza e costi. Anche se, a dire il vero, dieci anni fa la situazione era diversa: c'era molto rumore e la qualità dei giochi non era sempre stabile. Ora, se sai con chi lavorare, puoi ottenere materiali che non sono inferiori agli analoghi europei e ad un prezzo per chilogrammo o per unità di capacità di assorbimento saranno molte volte superiori. Ma la frase chiave è “se sai con chi lavorare?”. Ne parleremo più avanti.

Non solo gel di silice: la gamma principale dei materiali

Mettiamo subito i puntini sulle i. Nella sezione "Adsorbenti cinesi?" di solito significano tre grandi gruppi: zeoliti (setacci molecolari), carboni attivi e quegli stessi assorbenti di ossido (gel di silice, ossido di alluminio). Le zeoliti sono forse il segmento più interessante. I produttori cinesi hanno imparato a sintetizzarli con dimensioni dei pori molto specifiche: da 3? fino alle 10?. Questo è fondamentale. Ad esempio, la zeolite 4A o 13X viene utilizzata per essiccare il gas naturale o l'aria nelle stazioni di compressione. In precedenza acquistavano da UOP o CECA, ma ora guardano sempre più alla Cina. Ma c'è una sfumatura: non tutte le fabbriche possono garantire la stabilità della struttura cristallina da lotto a lotto. Ho visto casi in cui, a causa di ciò, la capacità dinamica è diminuita del 15-20%.

I carboni attivi sono una storia diversa. Qui la Cina è un gigante globale. Ma non è così semplice. Carbone e carbone sono diversi. Il prodotto in polvere (PAC) per il trattamento delle acque reflue è una cosa, il granulare (GAC) con elevata resistenza meccanica per l'adsorbimento dei vapori organici è un'altra cosa. I fornitori cinesi sono forti nei primi, ma ci sono stati problemi con i secondi: l'abrasione è elevata, soprattutto negli adsorbitori in movimento. Ma ci sono progressi. Ora esistono già impianti di produzione che producono GAC dai gusci di cocco con adsorbimento di benzene a un livello del 35-40%, il che è molto degno.

E ossidi. Il gel di silice non è solo palline in sacchetti. Gel di silice mesoporoso con dimensione dei pori regolabile 30-100? è un potente strumento per separare grandi molecole organiche, ad esempio nella produzione di vitamine. La Cina offre opzioni molto competitive in questo ambito. Ricordo un progetto per purificare l'olio vegetale, in cui veniva utilizzato il gel di silice cinese con una superficie modificata: rimuoveva pigmenti e residui di sapone in modo più efficace rispetto alla sua costosa controparte tedesca. Ma c'è voluto molto tempo per selezionare e testare campioni provenienti da tre diverse fabbriche.

Industrie chiave: dal petrolchimico alla trasformazione alimentare

Se consideriamo l’industria, il settore del petrolio e del gas è il consumatore numero uno. La disidratazione del gas prima del trasporto attraverso i gasdotti è un classico. Qui lavorano i tandem di adsorbimento: prima viene rimossa l'umidità pesante nei separatori, quindi l'essiccazione fine mediante zeoliti. Qui, soprattutto nei campi dell'Asia e dell'Africa, vengono sempre più utilizzati i setacci molecolari cinesi 4A e 13X. I risparmi sul CAPEX sono significativi. Ma gli ingegneri guardano sempre alla resistenza all’“avvelenamento”. — se il gas contiene idrogeno solforato o idrocarburi pesanti, la zeolite può perdere rapidamente capacità. Alcuni produttori cinesi offrono zeoliti con modificazione dello scambio ionico, che sono più resistenti all’H2S. L'hanno testato in laboratorio: sembra che funzioni, ma ci sono ancora pochi dati sul campo per 5 anni di attività.

L'industria chimica e farmaceutica è il regno della purificazione e separazione fine. Qui vengono utilizzati sia zeoliti che assorbenti polimerici specializzati. Ad esempio, la separazione di para- e metaxilene. In precedenza si trattava di una tecnologia UOP quasi esclusiva. Ora gli analoghi cinesi delle loro zeoliti per questo processo (ad esempio BaX o K-BaX) vengono testati attivamente. Non dico che siano completamente identici, ma per alcune installazioni in cui i requisiti di purezza del prodotto sono leggermente inferiori, sono ideali. Nei prodotti farmaceutici, per la cromatografia viene utilizzato il gel di silice ad elevata purezza. Le aziende cinesi stanno entrando in questo mercato, ma la strada è lunga: hanno bisogno della conformità GMP e di montagne di documentazione.

La protezione dell’ambiente è un mercato enorme. Catturare i composti organici volatili (COV) sugli adsorbitori di carbonio, purificare le emissioni di anidride solforosa utilizzando zeoliti, purificare le acque reflue da fenoli, coloranti, metalli pesanti. Qui i materiali cinesi non hanno rivali nel prezzo. Ma ancora una volta, per i sistemi stazionari con rigenerazione del vapore, è meglio cercare carbone ad alta resistenza, altrimenti dopo sei mesi di rigenerazione si avrà polvere di carbone nel dispositivo. Ho avuto un'esperienza spiacevole con un'unità di recupero solventi in una fabbrica di mobili: ho dovuto cambiare l'ugello del carbone prima del previsto.

Industria alimentare e delle bevande. Essiccazione all'aria nelle linee di confezionamento, decaffeinizzazione del caffè, chiarificazione di birra e succhi, rimozione degli odori. Qui i requisiti per la sicurezza dei materiali sono i più severi. Deve essere certificato FDA o equivalente. Non tutte le fabbriche cinesi possono fornirli. Ma coloro che possono farlo, ad esempio alcuni produttori di gel di silice per uso alimentare o carbone attivo ricavato dai gusci di cocco, hanno occupato saldamente questa nicchia. I loro prodotti possono essere trovati sulle linee di imbottigliamento di acqua minerale in tutto il mondo.

Aspetti pratici della scelta e del lavoro con i fornitori

Questa è probabilmente la parte più importante. Come non perdere la scelta? La prima regola è non acquistare mai “assorbente cinese?” al prezzo più basso su Alibaba. Questa è una ricetta per il mal di testa. Serve un fornitore fidato, specializzato specificatamente in assorbenti, dotato di un proprio laboratorio per il controllo qualità e in grado di fornire schede tecniche dettagliate (TDS) con dati reali e non pubblicitari: non solo “superficie specifica > 1000 m2/g”, ma curve di distribuzione dimensionale dei pori, isoterme di adsorbimento per sostanze specifiche (azoto, benzene, acqua), dati sulla resistenza meccanica all'abrasione e allo schiacciamento.

In secondo luogo, assicurati di richiedere e testare campioni. Inoltre, prova in condizioni il più vicino possibile a quelle tecnologiche. Se hai bisogno di carbonio per catturare i vapori di acetone, non limitarti a misurare un'area superficiale specifica. Eseguire il test di adsorbimento in modalità dinamica, tracciare la curva di uscita e calcolare la capacità dinamica reale. Abbiamo avuto un caso in cui il carbone con eccellenti parametri BET ha mostrato una capacità inferiore del 30% a quella dichiarata a causa della distribuzione inappropriata dei micropori.

In terzo luogo, prestare attenzione all'imballaggio e alla logistica. Gli adsorbenti, in particolare zeoliti e carboni attivi, sono igroscopici. Devono essere forniti in sacchetti sigillati con rivestimento in polietilene. Ho visto come un lotto di zeolite arrivava in normali sacchetti di carta e assorbiva l'umidità durante il trasporto marittimo: la sua capacità di assorbimento diminuiva in modo catastrofico, doveva essere rigenerata anche prima di essere caricata negli adsorbitori.

Case study: un approccio integrato ad un progetto

È positivo quando il fornitore non è solo un venditore di sacchi di polvere, ma un partner tecnologico. Lascia che ti faccia un esempio di aziendaChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru). Questa non è una casa commerciale casuale, ma un istituto di design creato da un'azienda chimica. Quando ti trovi di fronte a una struttura del genere, il lavoro è strutturato diversamente. Una volta abbiamo risolto il problema della purificazione profonda dell'idrogeno da tracce di CO e CO2 per una centrale elettrica. Era necessario un adsorbitore multistrato.

Specialisti daChengdu Yizhi Technology Co.non offriva solo zeolite e allumina attivata. Hanno mandato un ingegnere che insieme a noi ha studiato la composizione completa del gas, la pressione, la temperatura e la concentrazione residua richiesta. Sulla base di ciò, hanno modellato il processo, calcolato il rapporto degli strati e la velocità di sfondamento. È importante che siano loro stessi a produrre e modificare gli adsorbenti, in modo da poterli “personalizzare”. proprietà della zeolite nelle nostre condizioni: aumentare leggermente la dimensione dei cristalli per ridurre la caduta di pressione.

Di conseguenza, il sistema funziona da tre anni, i cicli di rigenerazione funzionano normalmente. Naturalmente, questo non significa che non abbiano fallimenti. In un altro progetto di rimozione del mercaptano, la zeolite impregnata di metallo proposta ha mostrato una durata di servizio più breve del previsto: apparentemente la composizione della materia prima nel sito era leggermente cambiata. Ma hanno analizzato rapidamente l’assorbente esaurito e hanno proposto un’alternativa. È prezioso.

Tendenze e cosa cercare in futuro

Dove sta andando il settore? Innanzitutto si tratta di materiali ibridi e funzionalizzati. Non una zeolite qualsiasi, ma una zeolite con nanoparticelle metalliche depositate sulla superficie per l'adsorbimento catalitico. Ad esempio, per la rimozione simultanea dell'idrogeno solforato e la sua ossidazione in zolfo elementare. Gli istituti di ricerca cinesi pubblicano attivamente articoli su questo argomento e alcuni sviluppi stanno già raggiungendo il livello commerciale.

In secondo luogo, adsorbenti per catturare la CO2. L'argomento è caldo. Sono in fase di sviluppo nuove classi di materiali: strutture a struttura metallo-organica (MOF), polimeri modificati. Per ora sono costosi, ma i produttori cinesi, con la loro capacità e attenzione alla riduzione dei costi, potrebbero cambiare le regole del gioco in questo settore nel prossimo decennio.

In terzo luogo, assorbenti “intelligenti” con caratteristiche cinetiche migliorate. La velocità di assorbimento è spesso il fattore limitante. La creazione di pori gerarchici (micro + mesopori) consente alle molecole di diffondersi più rapidamente più in profondità nel grano. Ciò aumenta l'efficienza dell'uso dell'assorbente. Ho visto lotti sperimentali di tali materiali provenienti dalla Cina: è impressionante.

La conclusione è semplice.Adsorbenti cinesihanno preso fermamente le loro posizioni nella pratica mondiale. Il loro utilizzo è giustificato non solo dal punto di vista economico, ma anche dal punto di vista tecnico, in una varietà di settori, dalla purificazione del grezzo delle emissioni di gas ai processi di separazione ad alta tecnologia. La chiave del successo è una scelta competente del fornitore, test approfonditi e la comprensione che l'assorbente non è un prodotto, ma parte di un sistema tecnologico. E a volte, come nel caso diChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., puoi trovare un partner che ti aiuta a costruire l'intero sistema, dal calcolo alla consegna esattamente del materiale necessario per il tuo compito specifico e non da un catalogo generico.