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氧化铝脱水

2025-04-09 阅读量 : 

氧化铝脱水工艺是基于物理吸附机制,采用γ型活性氧化铝(化学式Al₂O₃,比表面积280-360m²/g)作为吸附介质,其表面羟基与水分子的氢键作用实现选择性吸附。相较于分子筛脱水,活性氧化铝脱水在较高湿度下吸附效率更优,但干燥深度较低(露点约-40℃)。多用于一般气体(如压缩空气、工业气体、沼气脱水)、石化、空分制氧等领域。活性氧化铝作为预处理层吸附大部分水分并保护分子筛,分子筛则用于深度脱水,兼顾效率与经济性。


一、活性氧化铝脱水原理

活性氧化铝在天然气/沼气脱水领域的应用基于其独特的物理吸附机制与表面化学特性。其核心原理是通过多孔结构(孔径2-5nm)及高比表面积(200-350m²/g)实现水分捕获,表面羟基(-OH)与水分子形成氢键结合,同时Al³⁺的强电负性增强极性吸附能力。活性氧化铝采用高活性的ρ-Al₂O₃,含水软铝石强化孔隙结构,从而提升吸附容量与机械强度。


二、活性氧化铝脱水特点

在工业气体处理中,活性氧化铝通过3-5mm球形颗粒(抗压强度>130N/粒)构建吸附床层,对高湿度气体(相对湿度>50%)具有优异吸附效率,单次吸附容量达17%wt,可将天然气露点降至-40℃,脱水效率>99.5%。


三、活性氧化铝脱水工艺流程

活性氧化铝脱水工艺流程包含预处理、吸附、再生三阶段:湿气经除尘后以0.2-0.5m/s流速通过床层,吸附饱和后通过200-300℃热原料气再生,循环使用寿命超3年,具体流程如下:

预处理阶段

原料气首先进入旋风分离器,通过离心力脱除≥5μm的固体颗粒。随后通过聚结过滤器(多层玻璃纤维滤芯),截留粒径>0.3μm的液滴及气溶胶,液态水脱除率>95%。

吸附阶段

湿气通过氧化铝床层时,氧化铝表面羟基(-OH)通过氢键捕获水分子,水分子被优先吸附于孔道内,干燥后的气体露点可降至-40℃以下。氧化铝表面羟基与水分子的氢键作用为主导,吸附容量达15-18%wt。

采用立式吸附塔,填充γ型活性氧化铝(粒径3-5mm,堆积密度0.7-0.8g/cm³),床层高径比:3:1,空塔气速0.25-0.5m/s以优化传质效率。吸附周期8-12h,出口气体露点可达-40℃以下。

再生阶段

当吸附塔接近饱和时,系统切换至另一个再生塔,采用高温再生技术实现氧化铝活化。

将干燥后的产品气加热至200-300℃(流量为处理气量的10-15%),逆向通入床层,吹扫6-8小时。再生温度梯度控制(±5℃/h)防止热应力损伤氧化铝结构,再生废气随载气排放。

冷却活化:用常温净化气逆向吹扫床层至常温,恢复氧化铝表面活性,确保下一吸附周期的高效运行。


设备应用范围及性能

✅ 能源领域天然气脱水(防管道腐蚀/冰堵)、处理后露点≤-70℃,满足LNG液化;

✅ 化工领域:乙醇精制脱水(浓度≥99.9%)、烷烃提纯;

✅ 深度脱水:远优于硅胶(露点-40℃)与氧化铝(露点-60℃)。

✅ 工业气体(如氢气、氦气):露点≤-60℃,保障下游催化反应安全。


分子筛设备技术参数

名称

指标

规格型号

1万~10m3/d

处理温度

10~40℃

处理压力

根据原料气决定

脱水性能

脱除效率≥99.5%

六、分子筛与氧化铝区别

特性

分子筛

活性氧化铝

选择性

高(孔径均匀)

低(孔径分布广)

吸附深度

极低露点(-70℃)

中等露点(-40℃)

机械强度

较低,易粉化

高,耐压耐磨

再生温度

200-350℃(需严格控制)

150-300℃(较易操作)

典型应用

高纯度气体、电子工业

压缩空气干燥、水质处理

 

设备生产工期

1、质保期:1年(不包含耗材及人为损坏);

2、交货期:90天;


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