Сорбенти для осушувачів

Почнемо нашу статтю не з короткого вступу й не з різкого переходу до суті справи. Сьогодні підемо іншим шляхом. Щоб добре розібратися в темі, заявленій у назві, пропонуємо спочатку ознайомитись із міні-словником. Після цього нам буде простіше подавати матеріал, а вам – сприймати всі його тонкощі та нюанси.

Основні поняття щодо теми «Сорбенти для осушувачів»

Осушувач – це спеціальний пристрій (прилад/система) для зменшення та контролю вологості повітря чи інших газоподібних середовищ.

Адсорбція – один із трьох основних методів осушення повітря, оснований на сорбційних (вологопоглинальних) властивостях деяких матеріалів (сорбентів).

Асиміляція – також спосіб осушення повітря, в основу якого покладена фіз. здатність теплого повітря утримувати більше водяної пари, ніж це під силу холодному. Виконується вентиляційними засобами, передбачає попередній підігрів свіжого повітря.

Конденсація – ще один, третій, метод осушення повітря, що базується на принципі конденсації водяної пари, яка знаходиться в повітрі. Передбачає охолодження нижче точки роси та використання принципу теплового удару.

Сорбент – рідкий або твердий матеріал, якому властиве вибіркове поглинання (сорбування) та утримання парів, газів і розчинених речовин з навколишнього середовища, із субстанцій, які з ним контактують.

Адсорбент – це вид сорбенту, ефективний поглинальний матеріал, що діє при осушенні повітря адсорбційними осушувачами, який згущує речовину на своїй поверхні. Не підлягає фізичним або хімічним трансформаціям під час сорбції. Випускається у вигляді пористих гранул, здатних поглинати багато вологи.

Абсорбент – вид сорбенту, тіло, яке при контакті з поглиненою речовиною реалізує всмоктування всією масою та об’ємом, утворюючи цілісну тверду масу або розчин. На відміну від адсорбенту, абсорбент у процесі сорбції змінюється фізично та хімічно.

Цеоліт – універсальний та ефективний сорбент для осушувача, природний адсорбент з унікальною структурою та цінними властивостями.

Силікагель – це твердий адсорбент, що утворюється під час висушування гелю полікремнієвої кислоти, високопористе тіло, за хім. складом – двоокис кремнію (кремнезем).

Кальцій хлористий безводний – доступний, широко використовуваний в осушувачах адсорбент.

Оксид алюмінію активний – ще один популярний адсорбент для адсорбційних осушувачів.

А тепер можна перейти безпосередньо до осушувачів і сорбентів, які в них використовуються.

Навіщо потрібні осушувачі повітря?

Якщо коротко, то призначення осушувача повітря полягає у протистоянні високій вологості в різних сферах та напрямках. Висока вологість є згубною для приміщень, компресорного й іншого обладнання, техніки, продуктів, здоров’я людини тощо.

Взяти, наприклад, приміщення (житлові, промислові, басейни та ін.) з надмірною вологістю. У них зменшується експлуатаційний період, з’являються пошкодження та руйнування. В них оперативно виникають, ростуть бактерії та поширюється пліснява. При дії низьких температур замерзають намоклі стіни, бетон і цегла покриваються тріщинами. Дерев’яні конструкції набухають і стають непридатними, металеві – піддаються корозійним впливам. Будівельні та оздоблювальні матеріали втрачають закладену в них виробником теплоізоляцію. Відкриті ділянки повітроводів промерзають. У випадку потрапляння вологи в комп’ютери, техніку, прилади та всілякі механізми актуалізується ризик короткого замикання. При утворенні потьоків, вологих ділянок на підлозі виникає ризик травматизму.

Не настільки катастрофічно, як у випадку зі спорудами, але все ж таки негативно впливає підвищена вологість на різні матеріали та вироби в ході зберігання. Металеві конструкції іржавіють, вимикачі та контакти вражаються корозією, електроопір ізолюючих матеріалів знижується, порошкоподібні середовища, цукор та інше піддаються злежуванню, текстильні й хутряні вироби покриваються цвіллю, картон розм’якшується і руйнується, упаковки готової продукції втрачають свій вигляд, змінюють колір й тому подібне.

Для виробничих приміщень і складів підвищений вміст вологи вкрай небезпечний проявом браку в технологічних процесах, псуванням товарів, погіршенням їх споживчих якостей і, як результат, суттєвими фінансовими втратами для підприємства. Контролювати та підтримувати потрібну відносну вологість важливо як для виробничих технологій, захисту обладнання, так і для забезпечення електричної й екологічної безпеки в робочій зоні.

Оптимальний рівень вологості повітря дуже важливий для здоров’я та самопочуття людей. Відтак осушувач покликаний забезпечувати комфорт не лише приміщенню, продукції, що зберігається, виробам з різних матеріалів, які в ньому знаходяться. В його функціональному спектрі передбачається завдання створити комфортні умови для людей, які часто перебувають всередині. Вологість, як і температура, істотно впливає на самопочуття. При показнику 40-60 % людина почувається найбільш добре, організм ефективно протистоїть інфекціям, захисні властивості дихальної системи активуються, розумова працездатність покращується, нормалізується робота серця та інших внутрішніх органів. При збільшеній вологості у людей, які живуть, працюють або з інших причин проводять багато часу в такому приміщенні, поступово проявляються одні за іншими проблеми зі здоров’ям.

Підготовка свіжого стисненого повітря, що передбачає забезпечення оптимального рівня вологості – надважливий етап роботи з пневмообладнанням. Повітря, яке компресор постачає для енергоподачі в пневматичні інструменти, може мати відносну вологість 30-90 відсотків. Тобто спочатку вологи може бути занадто багато, що здатне викликати як корозію окремих елементів установки, так і привести систему в непридатність, загалом. Ремонт і тих, і інших поломок потребує великих грошових витрат. Тому якісно та своєчасно осушувати стиснене повітря – необхідний захід при роботі з пневматичним обладнанням.

Правильне осушення – запорука:

підтримки міцнісних характеристик несучих конструкцій різноманітних об’єктів, зокрема житлових споруд, виробничих площ, басейнів, льодових арен, гідротехнічних ділянок тощо;
запобігання запотіванню вікон, скла, дзеркал;
безпеки якості оздоблювальних робіт, недопущення деформацій настінних, підлогових і стельових покриттів;
скорочення термінів будівництва на етапі оздоблювальних, бетонних чи ремонтних робіт;
зняття навантаження й підвищення терміну експлуатації холодильних установок, запобігання формуванню льоду в холодильниках та морозилках;
оптимальної ліквідації наслідків затоплень та повеней;
належного догляду за музичними інструментами, лінзами фото- і кінотехніки, килимовими покриттями, книжковими шафами з їхнім вмістом тощо;
забезпечення тривалого зберігання гігроскопічних матеріалів (медикаментів, порошкової побутової хімії, будматеріалів та інших сипких продуктів);
товарного виду одягу й упаковки;
зниження росту бактерій з усіма супутніми наслідками;
створення відповідних до нормативів умов для працівників, які включені у виробничий процес.

Ми можемо довго розповідати про подібні ситуації, про те, навіщо потрібні осушувачі повітря. Але головне, що вам слід зрозуміти, це те, що підвищена вологість супроводжується негативами для ефективності, безпеки та довговічності, про що б не йшлося, будь то споруди, техніка, продукція, що випускається, або інші результати роботи, здоров’я та самопочуття.

Сфери застосування осушувачів

Виходячи з наведеної вище інформації, можна висновкувати, що сфер, у яких актуальне застосування осушувачів повітря – дуже багато. Захист виробничих систем від вологи важливий у будь-якій промисловій галузі. На більшості підприємств не обійтися без зменшення вологості. На багатьох висуваються високі вимоги до осушення повітря.

Спробуємо списком подати хоча б частину сфер та процесів, у яких необхідно використовувати осушувачі для контролю та підтримки оптимальної вологості:

будівництво, ремонт, оздоблювальні роботи, сушіння бетону та штукатурки;
хімічна промисловість;
медицина і фармацевтика;
харчопром (сироробство, пивоваріння, виноробство, виготовлення молочної, м’ясної, ковбасної, хлібобулочної, кондитерської та іншої продукції), виробництво, заморожування та зберігання харчових продуктів;
деревообробка, використання деревини для різних конструкцій;
виготовлення пелет;
целюлозно-паперова промисловість;
створення виробів з гуми та пластмаси;
вичинка хутрових шкур;
електронна промисловість й енергетика;
автомобільні заводи, станції техобслуговування і мийки, а також автостоянки, гаражі та паркінги;
залізничний транспорт, суднобудування й морські вантажоперевезення;
нафтопереробка та газотранспортні магістралі (обробка проміжних і кінцевих продуктів нафтохімії, попередження утворення газогідратів та крижаних корків у газогонах);
склади й логістичні центри (зберігання й перевезення всіляких товарів та матеріалів);
сільське господарство (зерно- та овочесховища, теплиці, приміщення, в яких утримуються тварини та ін.);
житловий комплекс (квартири, будинки, гаражі, підвали, комори, винні льохи, санвузли і подібне);
музеї, книгосховища, архіви, бібліотеки;
спортивні споруди, комплекси (ковзанки, поля, зали…);
басейни, сауни, лазні, аквапарки, SPA-комплекси;
офісні приміщення, кабінети;
торгові установи, магазини, супермаркети;
концертні зали;
сегмент HoReCa.

Тобто осушувачі слід використовувати скрізь, де проблема надлишку вологи не вирішується звичайним провітрюванням. Осушувач необхідний, якщо провітрювання суперечить технологічним процесам, якщо вологе вуличне повітря просто не здатне дати потрібний ефект, якщо від свіжого повітря з вікна більше мінусів, ніж плюсів, наприклад, значні тепловтрати зі збільшеними витратами на опалення.

Місце адсорбційних осушувачів у загальному переліку осушувальних установок

Зрозуміло, що таке різнопланове застосування осушувачів, передбачає наявність їх різних видів. Існують осушувачі побутові та промислові, асиміляційні, конденсаційні і адсорбційні, мобільні й стаціонарні, основні та спеціальні. Те, що підходить для побуту, не варіант для промислових масштабів, установки для приміщень не призначені для пневматичного обладнання і т.д. Найбільше у світлі розгляду питання про сорбенти нас з вами цікавлять адсорбційні осушувачі.

Адсорбційний осушувач повітря – один із найпоширеніших типів. В основі принципу його дії – здатність низки речовин з пористо-капілярною структурою, іменованих сорбентами, поглинати (адсорбувати) вологу з повітря. У міру того, як сорбент насичується вологою, йде зниження ефективності осушення. Тому сорбент підлягає періодичним регенераціям, інакше кажучи, з нього необхідно випаровувати вологу, продуваючи гарячим повітрям, щоб повернути йому вологопоглинальні властивості. Найчастіше циклічний процес поглинання-регенерація реалізується за допомогою барабанів, що крутяться, завдяки електродвигуну, або роторів. Для виготовлення барабанів у більшості випадків використовують профільований алюміній, який формує осьові капіляри, покриті вологопоглинальною речовиною. Коли вологе повітря проходить через такий ротор, на тому залишається зайва водяна пара, що піддається адсорбції. А з осушувача виходить сухе повітря. Зазначимо, що подача вологого повітря здійснюється лише на якусь ділянку поверхні ротора, інша частина в описаному процесі не використовується. Саме тут відбувається відбір зайвої вологи з адсорбувального матеріалу для повернення йому працездатності. Велике значення має здатність адсорбувального складу ротора витримувати численні цикли адсорбції-регенерації.

Навіть з огляду на підвищене споживання енергії через безповоротні тепловтрати, цей метод відрізняється хорошою економічністю. Якщо порівнювати адсорбцію з асиміляцією, то перша передбачає нагрівання порівняно невеликих обсягів повітря в регенерувальному плечі до значно вищих температур. У плані ефективності адсорбційний осушувач дещо поступається конденсаційному, але, на відміну від нього, може осушувати повітря низької температури, що успішно використовується для осушення холодних приміщень. Також адсорбційні осушувачі активно задіюються при виготовленні упаковки, пластикової тари, скла, фарбувальних матеріалів, в енергоустановках, фармацевтиці, стоматології, різних лабораторіях, на верстатах ЧПУ, розпилювальній техніці тощо.

Чи є у адсорбції недоліки? Мабуть, до них можна зарахувати обмежений термін служби сорбенту. Проте слід враховувати, що всі сорбенти в процесі осушення показують себе по-різному. І якщо правильно вибрати матеріал, можна забезпечити чудові результати. Назагал, застосування адсорбційних осушувачів з підходящими сорбентами для побутових та виробничих потреб – гарна можливість ефективно прибрати зайву вологу з повітряного потоку за будь-якого температурного режиму.

Що таке сорбенти для осушувачів та які вони бувають?

Як ви вже дізналися з нашого міні-словника, сорбентами називаються різні речовини, здатні поглинати, зв’язувати та утримувати інші рідкі, тверді й газоподібні речовини. Це зробило їх затребуваними у різних пром. галузях: від харчової та медичної до металургійної і теплогенераційної. Сорбенти задіюються для вилучення з рідин та газів зайвих компонентів, для зниження відсотка вологи у середовищах, зокрема й у повітрі.

Існує кілька класифікацій сорбентів:

За принципом дії:

адсорбенти. Відрізняються великою площею поверхні поглинання. Не змінюються в процесі сорбції. Виглядають як пористі гранули, що дозволяє їм поглинати багато вологи. Найвідоміший представник адсорбентів – активоване вугілля. Також до цієї групи належать активований оксид алюмінію, оксид кремнію (силікагель) та цеоліти. Останні знаходяться на особливому місці, оскільки одночасно мають властивості і адсорбентів, й іонітів;
абсорбенти. Речовини, що поглинають інші р-ни з утворенням розчинів. Активний компонент підлягає розчиненню в абсорбенті та залишається зв’язаним. Абсорбція не виключає хім. реакцію, що призводить до зміни поглинутої речовини. Повітря в осушувальній системі проходить крізь бризки робочого розчину. Активний стан сорбенту характеризується тиском пари нижчим, порівняно з осушуваним повітрям. Відбувається вбирання вологи з повітряного потоку та насичення нею розчину. Волога в процесі регенерації виводиться назад у повітря при нагріванні сорбенту.

Приклади абсорбентів: хлорид літію, вода, глина, пісок, торф, слюда;

іоніти (іонообмінні смоли). Синтетичні матеріали, які не поглинають, а обмінюються іонами з іншими речовинами. Іоніти нам зараз не актуальні, позаяк їхнє застосування зосереджується на фільтрації води, її очищенні від солей важких металів.

За формою:

тверді. Поділяються, у свою чергу, на гранульовані та волокнисті;
рідкі (розчини).

За походженням:

природні;
синтетичні.

За здатністю вбирати воду та олію:

гідрофільні. Зв’язують воду і розчинені у ній р-ни. Застосування полягає у вилученні небажаних складників з розчину та осушенні повітря;
гідрофобні (олеофільні). Вбирають олії та нафтопродукти, але воду відштовхують.

В адсорбційних осушувачах стисненого повітря активно використовуються тверді гідрофільні адсорбенти природної та синтетичної етимології. Виглядають вони як невеликі гранули по кілька міліметрів у діаметрі. Зовнішній вигляд і розміри варіативні у різних адсорбентів. Активність застосування в осушувачах пояснюється їхньою основною функцією – вбиранням вологи.

Будь-якому адсорбенту потрібна регенерація. Будь-який після наповнення вологою протягом певного періоду експлуатації втрачає можливість вологовбирання. Але цей процес оборотний. Після видалення вологи адсорбент повертається до робочого процесу. Різні види адсорбентів регенеруються продуванням ненагрітим стисненим повітрям або в ході нагрівання. Так, виділяють адсорбенти холодної та гарячої регенерації. Також їх розрізняють за точкою роси. Чим цей показник нижчий, тим якісніше стиснене повітря.

Незважаючи на можливість регенерації, термін служби будь-якого адсорбенту не є нескінченним. За умови належної експлуатації наповнювач осушувача може добре прослужити до 5 років, після чого знадобиться заміна, яка обумовлюється зміною об’ємів гранул під час роботи. Коли гранули вбирають вологу, вони розширюються, під час регенерації – звужуються. Крім цього, вони перебувають у мікрорусі, що супроводжується тертям один в одного. Поступово їх розміри зменшуються, порівняно з номінальними параметрами. І в результаті із гранул стає порошкоподібна маса. Адсорбент-порошок непрацездатний в осушувальній установці та підлягає заміні.

Найбільшого поширення в осушувачах повітря набули такі сорбенти, як силікагель, цеоліт, оксид алюмінію, безводний хлористий кальцій та деякі інші сполуки. Вони повинні відповідати ключовій вимозі, яка висувається до них, а саме мати велику питому поверхню зі здатністю поглинання нею води. При виборі сорбенту слід враховувати низку параметрів, насамперед характеристики стисненого повітря, як ось точку роси. Якщо вона – менша, ніж -40 °С, підійде силікагель або оксид алюмінію. Якщо вона доходить до -80 °С і навіть нижче, найкраще зробити вибір на користь цеоліту.

Пропонуємо ознайомитися з кожним популярним сорбентом, з його особливостями та перевагами в плані осушення повітря більш детально.

Цеоліт NaA як сорбент

Цеоліти – це велика група близьких за складом та властивостями мінералів, у структурі яких присутні алюмосилікати натрію, кальцію та немає води. За цими гідратованими алюмосилікатами лужних елементів – забезпечення унікальних властивостей матеріалу:

чудова адсорбувальна здатність, у зв’язку з великою загальною поверхнею на одиницю об’єму;
схильність до поглинання значних кількостей води (цеоліт – ефективний адсорбент);
селективний іонний обмін.

Цеоліт настільки цінний і затребуваний, що багато підприємств на сьогодні семимильними кроками нарощують обсяги його виробництва. Перевага штучних цеолітів із міцною пористою структурою перед натуральними – висока чистота.

Кристали цеолітів – діючі структури молекулярних сит (пористих твердих тіл) – складаються з безлічі кубічних мікрокристалів. Мережа їх порожнин і пор формує розвинений внутрішній простір. Розміри внутрішніх поверхонь у сотні тисяч разів перевищують зовнішні розміри. Це є ключовим фактором для осушення.

Цеоліт марки NaA (натрієва форма кристалічної структури типу A) добре зарекомендував себе в адсорбційних осушувачах холодної регенерації. Його застосування є актуальним завжди, коли необхідна точка роси нижче -40 °C.

Якщо порівняти цеоліт зі ще одним популярним сорбентом для осушувачів – силікагелем (більше інформації про нього – нижче), то вдасться виділити такі відмінності:

підвищена адсорбційна здатність, особливо при високих температурах (40 г/кг при 200 °C та тиску 10 кПа, коли в цих самих умовах показник силікагелю наближений до нуля);
з цеолітом можна забезпечити більш високий ступінь осушення повітря, проте на його регенерацію йде більше зусиль.

Кальцій хлористий безводний та осушення з його допомогою

Для осушення також може використовуватися і такий матеріал, як хлорид кальцію, але лише безводний, прожарений. Густина матеріалу – 2150 кг/м³. Бажаний зовнішній вигляд – великі гранули чи дрібні шматки. Дрібні гранули або порошок для осушення не зовсім підходять.

Хлористий кальцій має велику теплоту розчинення та високо гігроскопічний. Залежно від властивостей, може поглинати як одну, так і кілька речовин із рідин та газів, з якими стикається. Адсорбція характерна його твердій та рідкій формам. Осушення не характеризується токсичними виділеннями, шкодою для людей і довкілля чи сторонніми запахами.

Виготовляється цей осушувач з високоякісного карбонату кальцію та соляної кислоти під час таких процесів, як синтез, фільтрація, випарювання, концентрування й сушіння. Цьому реактиву характерний функціонал статичного осушення та видалення запаху.

Застосування хлориду кальцію для осушення торкається різних рідких й газоподібних середовищ. Насамперед з його допомогою осушують природні та нафтові гази. Гранули при t 25 °С зменшують вологість газів до 0,25 г/м³. Таким чином, не допускається формування небезпечного провокуванням аварійних ситуацій конденсату в трубопроводах, реалізується захист обладнання від корозійних проявів.

Ефективна осушка кальцієм хлористим повітря у побутових та промислових масштабах, в цехах та лабораторіях, підвалах, мийках, лазнях, на складах. Він забезпечує необхідний рівень вологості, захищає дерево, текстиль, шкіру, метал та інші матеріали, огороджує від плісняви, корозії та неприємних запахів.

Також ця речовина є оптимальним осушувачем для низки органічних сполук.

Повертаючись до вологоосушення… Хлорид кальцію добре адсорбує воду, оскільки при t, яка не перевищує 30 °С, приводить до утворення СаСl₂•6Н₂О. Тим не менш, він – не з числа оперативно діючих осушувачів, для висушування ним потрібен збільшений час. Пояснення повільності: на поверхні твердого матеріалу формується тонка плівка розчину речовини у видобутій воді. Поглинання води відбувається з появою твердого нижчого гідрату, який також має осушувальні властивості.

Хоча регенерація хлористого кальцію супроводжується деякими складнощами, це не заважає йому залишатися актуальним сорбентом для осушувачів. Примітними є його доступність, невисока вартість і, звичайно ж, значна осушувальна здатність.

Оксид алюмінію для осушувачів

Хочемо ознайомити вас зі ще одним адсорбентом, широко задіюваним у різних промислових галузях для осушення газоподібних середовищ. Йдеться про активний оксид алюмінію у вигляді гранул розміром 4-8 мм. Як наповнювач для осушувачів стисненого повітря адсорбційного типу він сприяє поширеності й доступності методу адсорбції.

Застосування оксиду алюмінію стає актуальним в осушувачах з холодною регенерацією адсорбенту замість молекулярних сит, коли необхідна точка роси більша за -40 °C. В цілому ж, він може використовуватися в адсорбційних осушувальних установках усіх типів з точкою роси до -40 °C.

Оксид алюмінію, створюваний з гідроксиду, здатний вбирати воду в об’ємі до 20 % від своєї маси. Це відновлювальний поглинач. Для відновлення активності виконується нагрівання до 175 °C протягом семи-восьми годин. При повторному використанні помітне зниження активності не відбувається.

Переваги оксиду алюмінію, що пояснюють широке застосування при осушенні повітря та технічних газів:

висока адсорбційна здатність;
дуже непогане вологовбирання, з огляду на розвинену активну поверхню (280-380 м²/г);
значна механічна стійкість, протистояння стиранню;
суттєва термостійкість (до 260 °C), що дуже важливо для функціонування адсорбційних осушувачів з гарячою регенерацією;
стійкість до краплинної вологи;
можливість регенерації;
висока насипна густина (740-840 кг/м³), завдяки оптимальним розмірам гранул та гарному розподілу в об’ємі колони;
тривалий термін служби;
стабільність;
надійність;
прийнятна ціна.

Термін експлуатації сорбенту в усереднених промислових умовах – 16000 годин роботи.

Зазначимо, що оксид-алюмінієвий сорбент трохи поступається цеоліту у плані вологоємності. Але він кращий в тому сенсі, що t регенерації має нижчу і коштує дешевше.

Ось ми з вами і розглянули тему «сорбенти для осушувачів». Принагідно поговорили про самі осушувальні установки. З’ясували сфери застосування та актуальні завдання, які вдається вирішувати за допомогою осушувачів з адсорбентами. Тепер ви знаєте, як із процесом осушення пов’язані цеоліт, силікагель, безводний хлорид кальцію та активний оксид алюмінію. Знаєте про їх особливості, сильні й слабкі сторони. Сподіваємося, що це стане вам корисним при виборі сорбенту для осушувача, в якому б напрямку не передбачалося його застосування.

Якщо потрібно купити якийсь із розглянутих сорбентів для осушувачів, компанія «Система Оптимум» – до ваших послуг. У нас на складах ці матеріали – в постійній наявності, а головне – у бездоганній якості та за привабливими цінами. Доставляємо замовлення по всій території України. Ведемо консультативний супровід. Будемо раді бачити вас серед наших клієнтів!

admin