Kinesiska adsorbenter: teknik och tillämpningar? 

När man pratar om kinesiska adsorbenter tänker många direkt på billigt aktivt kol i bulk. Men detta är bara toppen av ett isberg, och en sådan förenkling stör i hög grad med att verkligen bedöma vad som händer på denna marknad nu. Under de senaste tio åren har kinesiska tillverkare tagit ett allvarligt steg från enkla sorbenter till komplexa funktionella material, och denna process är inte alltid linjär - den har sina egna återvändsgränder och oväntade genombrott.

Från "pulver" till strukturer: teknikens utveckling

Tidigare var huvudprodukten verkligen pulver och granulära adsorbenter baserade på kol eller zeoliter. Teknik var ofta ?importerad? eller anpassad. Nu har fokus flyttats mot kontroll över den porösa strukturen. Vi talar inte bara om den specifika ytan, säg 1000 m2/g, utan om hur mikroporer och mesoporer är fördelade. Kinesiska laboratorier har lärt sig att hantera denna process ganska bra för zeoliter som ZSM-5 eller 13X, att välja gelsammansättning och kristallisationsförhållanden för en specifik uppgift - till exempel för att torka naturgas med hög CO2-halt.

Men här ligger ett vanligt misstag när man väljer. Ser du i specifikationen "hög adsorptionskapacitet?" på kväve, men i praktiken materialet i den verkliga processen, till exempel vid rengöring av organiska ångor med hög luftfuktighet, "chokes". För att samma kapacitet uppnåddes på grund av porerna, som är de första att fylla med vatten. Jag var tvungen att ta itu med det från min egen erfarenhet - de köpte en sats, det verkar, enligt utmärkta passdata, men effektiviteten sjönk med hälften. Det visade sig att tillverkaren optimerade materialet för "torra" förhållanden. laboratorietester.

En separat historia är syntesen av kolmolekylära siktar (CMS). Kinesiska företag, särskilt de som växte ur forskningsinstitut, har gjort stora framsteg här. De kan ganska noggrant kalibrera porstorleken vid en nivå av 0,3-0,9 nm, vilket är avgörande för separationen av till exempel kväve och syre. Men tekniken är nyckfull: den minsta avvikelsen i karboniseringstemperaturen eller prekursorns sammansättning - och hela partiet avvisas. Jag känner till en fabrik i Shandong som tillbringade tre år för att få denna process till stabilitet och förlorade en massa råvaror.

Nyckelapplikationer: där de är riktigt starka

Om tidigare huvudexporten gick till metallurgi eller till enkel vattenrening, har nischerna nu blivit mycket tunnare. En av tillväxtpunkterna ärpetrokemi och gasbearbetning. Kinesiska zeoliter för utvinning av para-xylen eller separation av normal- och isoparaffiner är inte längre kopior, utan ofta material med modifierade egenskaper, till exempel med ökad motståndskraft mot svavelförgiftning. De används aktivt på inhemska raffinaderier.

En annan lovande riktning ärmiljöskydd, men inte i generell mening, utan specifikt infångningen av flyktiga organiska föreningar (VOC) från komplexa flerkomponentströmmar. Här kombineras impregnerade kolfibrer och specifika polymersorbenter. Verkningsgraden är hög, men det finns en nyans med regenerering. Vissa kompositmaterial efter 5-7 cykler av ånguppvärmning förlorar strukturell integritet och börjar samla damm.

Det är intressant att observera utvecklingen av adsorbenter för elektronikindustrin - för torkning och rening av inerta gaser som används vid tillverkning av chips. Kraven är oöverkomliga. Kinesiska tillverkare är inte ledande än, men det finns redan flera företag vars produkter kvalificeras på andra och tredje fabriker. Det är en fråga om tid och investeringar i renare produktion.

Praktiska aspekter av att välja och arbeta med material

När du arbetar med dessa material förstår du att ett pass bara är början på en dialog. Dialog med tillverkarens teknologer är avgörande. Det är ett gott tecken när de börjar ställa klargörande frågor om flödessammansättning, temperatur, tryck, cykel. Om de helt enkelt slänger ut en prislista är detta en varningsklocka.

En av de praktiska lärdomarna är mekanisk styrka. Kinesiska granulära adsorbenter "försvann" ofta i början av 2010-talet. på nötning och krossning. Nu är läget bättre, men det är nödvändigt att kontrollera. En gång placerade vi zeolit ​​i en hög adsorberare med frekventa tryckcykler. Efter sex månader ökar tryckfallet. Vid öppning upptäcktes att de nedre lagren hade förvandlats till fina partiklar och damm. Tillverkaren korrigerade sedan misstagen genom att lägga till ett steg med speciell härdning av granulerna.

En annan punkt är förpackning och logistik. En högkvalitativ adsorbent är hygroskopisk. En påse med ett felaktigt eller skadat inre lager kan resultera i att materialet kommer med hög luftfuktighet och måste torkas innan lastning, vilket inte alltid är bekvämt. Detta verkar vara en liten sak, men på fältet skapar det många problem.

Rollen för specialiserade institut och företag

Drivkraften bakom framstegen var inte jättar, utan högspecialiserade design- och teknikföretag, ofta avknoppade från universitet eller statliga forskningscentra. De är mer flexibla och redo att utvecklas för en specifik order. Bara ett exempel på en sådan struktur ärChengdu Yizhi Technology Co.Det är ett designinstitut etablerat på basis av Chengdu Huaxi Chemical Technology Co. Att döma av deras aktiviteter och portfölj på webbplatsenyzkjhx.ru, fokuserar de inte på massproduktion, utan på att konstruera och utveckla lösningar som använder adsorptionsteknologier, inklusive PSA (tryckdriven adsorption) och TSA (temperaturregenerativ adsorption).

Sådana institut har vanligtvis sin egen forskningsbas och pilotanläggningar. De kan erbjuda inte bara att "köpa zeolit", utan att arbeta ut hela det tekniska schemat: val av sorbent, beräkning av adsorberare, regenereringslägen. Detta är en viktig övergång från att sälja en produkt till att sälja en lösning. För slutkunden, speciellt när man skapar en ny produktion, är detta tillvägagångssätt ofta att föredra.

Enligt uppgifternaChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.grundades 2013 med ett registrerat kapital på 120 miljoner yuan, vilket visar moderbolagets seriösa avsikter och stöd. Sådana organisationer fungerar ofta som en brygga mellan grundforskning vid akademiska institutioner och industri, och utvecklar laboratorieprover till kommersiella produkter.

Ser mot framtiden och nuvarande utmaningar

Vart är allt på väg? En uppenbar trend är hybrid- och multifunktionella material. Till exempel en adsorberande katalysator som inte bara fångar upp ett ämne utan också sönderdelar det in situ under regenerering. Kinesiska forskare publicerar aktivt på detta område. Det andra är att öka selektiviteten för komplexa blandningar, vilket kräver att man fördjupar sig i supramolekylär pordesign.

Den största utmaningen, enligt min mening, är inte teknisk, utan anseende. Efter eran av "billigt och glad" Det tar lång tid att bevisa stabiliteten i kvalitet och tillförlitlighet parti efter parti. Detta är en fråga om produktionsdisciplin och kontrollsystem. De företag som har investerat i detta har redan tagit ledningen.

Och det sista är själva produktionens ekologi. Metoderna för att syntetisera vissa adsorbenter i sig kan vara ganska "smutsiga". Trycket från både inhemsk lagstiftning och internationella kunder ökar. Därför tillhör framtiden dem som kan kombinera höga produktegenskaper med gröna principer för sin produktion. Detta är kanske nästa gräns för hela branschen.