油氣回收用吸附劑的選擇淺析

劉邦武

【摘要】本文分析了吸附劑的常規(guī)分類及在選擇吸附劑時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)因素。這是相對(duì)較好的選擇性，更大的油氣吸附容量，更快的油氣吸附速度，更好的再生效果，更高的強(qiáng)度，更好的兼容性，更低的價(jià)格，以及吸收劑本身具有不可燃和良好的傳熱特性。

【關(guān)鍵詞】油氣回收；吸附劑；選擇

一、一般吸附劑的分類

（一）無機(jī)類吸附劑

一些合成無機(jī)材料和絕大部分金屬礦物質(zhì)被當(dāng)作吸附劑用。其中一些已經(jīng)被廣泛使用，盡管它們的吸附性能很差。這些無機(jī)吸附劑包括金屬氯化物、氧化物、硅酸鹽、硫酸鹽、硅藻土、甚至碳酸氫鈉和石灰，其中一些用于無水狀態(tài)，一些用于含水狀態(tài)。另外，用于食用油和礦物油的處理，有許多合成的無機(jī)吸附劑，例如柱狀粘土、磷酸鋁和中孔吸附劑、酸化粘土和柱狀粘土，可是沒有廣泛的運(yùn)用。氧化鋁、硅和沸石是用于商業(yè)產(chǎn)品的無機(jī)吸附劑。

（1）活性氧化鋁，活性氧化鋁廣泛用作催化劑和干燥劑，以及其它用途包括：通過催化重整去除氣態(tài)碳?xì)浠衔镏械暮x子、硫醇和水，以及從氫中去除HCl。當(dāng)活性氧化鋁用于氣相時(shí)，要預(yù)熱到250攝氏度。

（2）沸石，大部分沸石是鋁硅酸鹽，可以認(rèn)為是硅和氧化鋁的混合物在一定的當(dāng)量比下。主要成分是氧化鋁時(shí)，沸石是親水的，主要成分是二氧化硅，沸石是疏水的。沸石是一種晶體物質(zhì)，具有多孔結(jié)構(gòu)。在這些晶體中，孔隙是微孔的，大小一致。孔徑很小，而且非常一致，所以它們通常被稱為“分子篩”，而沸石通常被用來分離單個(gè)大小的分子。所有商業(yè)沸石吸附劑都是由某種粘合劑粘在一起的。

（二）有機(jī)類吸附劑

（1）活性炭，活性炭是最廣泛使用的有機(jī)吸附劑，有效面積在300～500平方米/G之間。這取決于基底材料的類型、激活模式和比重。一些石油焦所獲得的活性炭的表面積可以超過3000平方米/G?；钚蕴坎牧习静?，碳，泥炭，椰子殼，薩拉和回收輪胎。活化后會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)部孔隙，吸附容量也會(huì)得到改善。激活也會(huì)影響活性碳的表面屬性?；钚蕴康目紫督Y(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和化學(xué)成分對(duì)其吸附性能有影響。

（2）聚合物第一種聚合物吸附劑是一種由大孔或大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成的離子交換樹脂，通過對(duì)惰性粒子的處理。一些聚合物吸附劑是工業(yè)副產(chǎn)品，但大多數(shù)是單獨(dú)生產(chǎn)的，具有很強(qiáng)的吸附性能。當(dāng)前，在飲用水處理中，聚合樹脂的應(yīng)用越來越嚴(yán)重，因?yàn)檫@種物質(zhì)在水中去除有機(jī)物的能力比活性碳更強(qiáng)。大部分聚合物吸附劑的價(jià)格是其他吸附劑的10倍，因此聚合物吸附劑通常被應(yīng)用于高附加值的吸附過程。

二、選擇合適的吸附劑進(jìn)行油氣回收

（一）吸附選擇性

選擇性是指在給定流體濃度下，一個(gè)組分的吸附能力與另一個(gè)組分的吸附能力的比值，而選擇性越小，所需設(shè)備就越大。有些人表達(dá)選擇性喜歡用有限的數(shù)據(jù)，但目前沒有明確的定義對(duì)吸附的選擇性。

（二）可再生性

所有的吸附劑都可以根據(jù)其可再生能力重新使用。能在之后的吸附循環(huán)中達(dá)到一致效果的只有能夠再生的吸附劑了，這表明吸附的吸附量一定是較弱的物理吸附。吸附劑的可再生率影響初始吸附容量、再生時(shí)間和再生能量的剩余百分比，決定吸附劑的使用時(shí)間。可通過不同的溫度、壓力、化學(xué)方法或這些方法的組合來實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。替代再生的化學(xué)方法取代了比吸附力強(qiáng)的物質(zhì)。洗脫是用弱吸附劑對(duì)吸附物進(jìn)行降解作用。超臨界流體萃取是指在超臨界條件下，與超臨界流體進(jìn)行接觸，選擇性提取不同極性、沸點(diǎn)和分子量的組分?；瘜W(xué)方法需要單獨(dú)的分離裝置，所以成本很高。

（三）產(chǎn)品成本

在吸附劑的選擇中，成本也是一個(gè)非常重要的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。如果我們能達(dá)到同樣的吸附功能，我們應(yīng)該盡可能選擇價(jià)格低的吸附劑。在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)性能指標(biāo)的前提下，經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)通常是選擇合適的吸附油和天然氣的關(guān)鍵。

（四）兼容性

相容性是指吸附劑抵抗物理和化學(xué)因素的能力，這些因素可能會(huì)降低它們的使用壽命。吸附劑、膠粘劑和吸附劑的表面基團(tuán)應(yīng)該是惰性的吸附物，也就是說，它們對(duì)吸附或其他污染物的反應(yīng)是不可逆的。另外，流動(dòng)速率、溫度、壓力和振動(dòng)等操作條件不應(yīng)導(dǎo)致吸附顆粒的分解或碎裂。

三、石油和天然氣回收吸附劑的選擇

特定于石油和天然氣回收吸附劑的選擇第一，能夠大體積的吸附油氣并且速度要快，達(dá)到了進(jìn)口油氣的吸附容量控制標(biāo)準(zhǔn)和油氣回收裝置的出口濃度。另一方面，它具有更好的解吸效果，滿足更好進(jìn)行油氣回收和增加吸附劑使用壽命；第三，有較高的強(qiáng)度防止吸附劑堵塞毛孔和過濾裝置；最后，吸附劑本身具有不可燃性和傳熱特性，以滿足危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的安全要求。

四、結(jié)語

考慮到未來的發(fā)展趨勢(shì)，我們希望從更高的起點(diǎn)直接發(fā)展中國(guó)的油氣回收產(chǎn)業(yè)。吸附是當(dāng)今世界的主流技術(shù)。它應(yīng)該是中國(guó)油氣回收的最佳選擇。以上是對(duì)油氣回收吸附劑選擇的一些因素以及吸附劑的分類的分析，希望對(duì)吸附法的應(yīng)用上有所幫助。

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