Силикагель

Силикагель — пористый неорганический адсорбент, применяемый для поглощения влаги и ряда других веществ из воздуха, газов и жидких сред. Согласно ГОСТ 3956-76 технический силикагель представляет собой высушенный гель кремниевой кислоты с развитой внутренней поверхностью. Именно пористая структура материала определяет его способность удерживать влагу и другие адсорбируемые вещества.

В промышленности силикагель используют в системах осушки воздуха и газов, адсорбционных установках, оборудовании для защиты от влаги, при очистке отдельных технологических сред, а также в качестве носителя для катализаторов. Для разных процессов применяются различные марки, отличающиеся размером зерна, структурой пор и эксплуатационными характеристиками.

Где применяется силикагель

Технический силикагель используется там, где требуется удаление влаги или адсорбционная очистка.

• осушка воздуха;
• осушка технологических газов;
• защита оборудования от повышенной влажности;
• адсорбционные осушители;
• осушка отдельных жидких сред;
• очистка и осветление технологических жидкостей;
• защита электротехнического оборудования;
• адсорбционная очистка газовых потоков;
• использование в качестве носителя катализаторов;
• технологические процессы химической и нефтегазовой промышленности.

Конкретную применимость марки необходимо определять с учётом состава среды, влажности, температуры, давления и требуемой степени осушки.

Основные марки технического силикагеля

ГОСТ 3956-76 предусматривает несколько групп и марок силикагеля. Они отличаются прежде всего характером пористой структуры и размером частиц.

Что означает маркировка КСМГ

КСМГ относится к гранулированному мелкопористому силикагелю. ГОСТ предусматривает для КСМГ крупную фракцию с размером зерна 2,8–7,0 мм.

Мелкопористая структура делает такие материалы востребованными прежде всего в задачах, связанных с поглощением влаги. Однако при выборе нельзя ориентироваться только на название «мелкопористый».

• динамическую и статическую адсорбционную способность;
• размер гранул;
• механическую прочность;
• содержание влаги в исходном материале;
• условия регенерации;
• скорость движения газа;
• температуру рабочей среды.

Точные значения характеристик необходимо брать из паспорта конкретной партии.

Силикагель КСКГ

КСКГ относится к гранулированным крупнопористым техническим силикагелям. По ГОСТ для марки КСКГ приводится размер зерна 1,0–3,6 мм.

Крупнопористые силикагели используются не только для удаления водяного пара, но и в ряде процессов адсорбционной очистки, где значение имеет способность пористой структуры взаимодействовать с более крупными молекулами.

Конкретный выбор между КСКГ и КСМГ должен выполняться по условиям технологического процесса, а не по принципу универсальной взаимозаменяемости.

Мелкопористый и крупнопористый силикагель

Главное различие этих групп связано со структурой пор. Мелкопористый силикагель имеет структуру, ориентированную на эффективную адсорбцию сравнительно небольших молекул, включая водяной пар. Крупнопористые марки имеют другую структуру внутренней поверхности и могут быть предпочтительны в процессах, где необходимо адсорбировать более крупные молекулы или работать с определёнными технологическими средами.

ГОСТ 3956-76 разделяет технический силикагель на гранулированный мелкопористый, гранулированный крупнопористый и кусковой мелкопористый. Поэтому формулировка «нужен силикагель» для промышленной закупки обычно недостаточна.

Как силикагель поглощает влагу

Силикагель работает по принципу адсорбции. Вода не просто впитывается внутрь материала, как в губку. Молекулы водяного пара удерживаются на поверхности развитой системы внутренних пор.

На процесс влияют относительная влажность, температура, скорость потока, давление, размер гранул, высота слоя и степень насыщения силикагеля. По мере заполнения активной поверхности влагой адсорбционная способность снижается, после чего материал необходимо заменить либо регенерировать.

Силикагель как осушитель воздуха и газов

Одна из основных областей применения технического силикагеля — адсорбционная осушка. Газовый поток пропускается через слой гранулированного материала. Влага удерживается на поверхности пор, а осушенный газ продолжает движение по системе.

Такая схема применяется в стационарных адсорберах и различных системах подготовки воздуха и технологических газов. Для правильно спроектированной системы необходимо рассчитывать количество адсорбента, скорость потока и продолжительность рабочего цикла.

Размер гранул и его значение

Фракция влияет сразу на несколько характеристик адсорбционного слоя. Более мелкие гранулы обеспечивают большую площадь контакта на единицу объёма, но могут создавать более высокое аэродинамическое сопротивление. Крупная гранула уменьшает сопротивление потоку, однако изменяет скорость массообмена.

• производительность установки;
• диаметр адсорбера;
• высоту слоя;
• скорость газа;
• допустимое падение давления;
• режим регенерации;
• требования к механической прочности.

ГОСТ устанавливает фракционный состав отдельно для разных марок, поэтому заменять одну фракцию другой без технологической проверки не рекомендуется.

Механическая прочность силикагеля

В промышленных адсорберах гранулы испытывают механические нагрузки при загрузке, выгрузке, движении газа и многократных циклах нагрева и охлаждения. Разрушение частиц приводит к образованию пыли и мелкой фракции.

• увеличить сопротивление слоя;
• ухудшить распределение газа;
• вызвать унос частиц;
• изменить характеристики адсорбера;
• затруднить последующую регенерацию.

ГОСТ 3956-76 нормирует механическую прочность технических силикагелей вместе с другими показателями качества.

Регенерация силикагеля

После насыщения влагой адсорбционные свойства силикагеля можно восстановить удалением адсорбированной воды. Этот процесс называется десорбцией или регенерацией.

Режим зависит от марки силикагеля, типа адсорбированной среды, конструкции оборудования, глубины насыщения, способа нагрева и требований технологического процесса. В лабораторных и небольших технических применениях встречается просушка приблизительно при 150–170 °C в течение нескольких часов. В промышленных адсорберах используются и другие режимы, включая горячую продувку.

Универсально применять одну температуру регенерации для любого силикагеля не следует. Режим нужно брать из инструкции производителя материала и оборудования.

Почему нельзя перегревать силикагель

Слишком высокая температура способна ухудшить структуру адсорбента. Длительное воздействие чрезмерно высокой температуры может привести к снижению адсорбционных свойств и механической прочности материала. Поэтому регенерация должна выполняться контролируемо.

Силикагель и трансформаторное оборудование

Адсорбционные материалы применяются в электротехническом оборудовании для уменьшения поступления влаги из окружающего воздуха. В подобных задачах силикагель работает как влагопоглотитель в воздухоосушительных устройствах.

При закупке для конкретного трансформатора, маслонаполненного аппарата или дыхательной системы необходимо учитывать требования эксплуатационной документации оборудования. Не всякая промышленная марка автоматически подходит для конкретного электрооборудования.

• рекомендуемую марку;
• размер гранул;
• количество;
• конструкцию воздухоосушителя;
• требования по замене или восстановлению адсорбента.

Силикагель и индикатор влажности

Существуют силикагели, позволяющие визуально определять степень насыщения влагой по изменению окраски. Однако наличие индикатора нельзя считать свойством любого технического силикагеля.

Стандартные КСМГ, КСКГ и другие марки по ГОСТ следует отличать от специальных индикаторных адсорбентов. Если для эксплуатации требуется именно визуальная индикация насыщения, это необходимо отдельно указывать при заказе.

Силикагель и цеолит: в чём разница

Силикагель и молекулярные сита относятся к адсорбентам, но имеют разную структуру и свойства. Цеолиты характеризуются системой пор определённого размера и способны обеспечивать глубокую осушку при соответствующих условиях. Силикагель имеет собственную развитую пористую структуру и широко применяется в процессах осушки и очистки.

Выбор зависит от требуемой точки росы, состава газа, температуры, давления, способа регенерации, наличия примесей, стоимости и ресурса загрузки. Заменять один адсорбент другим без перерасчёта установки не рекомендуется.

Загрязнение силикагеля

Рабочая поверхность адсорбента может загрязняться веществами, которые плохо удаляются при обычной регенерации. Масла, гликоли, амины и другие загрязнители способны сорбироваться поверхностью и снижать адсорбционную способность.

• масла;
• аэрозоли;
• механические загрязнения;
• смолистые вещества;
• продукты коррозии;
• другие загрязнители, не предусмотренные технологией.

В системах с загрязнённым потоком перед слоем силикагеля могут применяться предварительные ступени очистки.

Хранение силикагеля

Силикагель начинает взаимодействовать с влагой окружающего воздуха сразу после вскрытия герметичной упаковки. Поэтому материал до использования необходимо защищать от атмосферной влаги.

• сохранять герметичность упаковки;
• не оставлять открытые мешки или барабаны;
• защищать материал от воды;
• исключать загрязнение маслами и химическими веществами;
• разделять разные марки и партии;
• соблюдать требования изготовителя.

Если упаковка долго находилась открытой, фактическая влажность материала перед загрузкой может отличаться от исходной.

Как выбрать силикагель

Для осушки

Нужно знать, какая среда осушается, начальную и требуемую конечную влажность, температуру, давление, расход и продолжительность цикла.

Для очистки

Дополнительно требуется определить вещество, которое должно адсорбироваться, и наличие других примесей.

Для существующего оборудования

Если силикагель закупается для замены загрузки действующего адсорбера, лучше всего использовать марку, предусмотренную паспортом установки. Необходимо проверить марку, фракцию, объём загрузки, массу, режим регенерации и допустимое сопротивление слоя.

Какие параметры указать при заказе силикагеля

Чтобы подобрать технический силикагель без лишних уточнений, желательно сообщить:

• требуемую марку;
• ГОСТ или технические условия;
• фракцию;
• необходимое количество;
• назначение;
• тип осушаемой или очищаемой среды;
• рабочую температуру;
• давление;
• требования к адсорбционной способности;
• требования к механической прочности;
• необходимую упаковку;
• допустимость аналогов.

Если требуется замена существующей загрузки, полезно предоставить паспорт адсорбера или точное обозначение ранее применявшегося материала.

Купить технический силикагель в МеталлЭнергоХолдинг

МеталлЭнергоХолдинг предлагает комплектующие и технические материалы для промышленных задач.

При подборе силикагеля важно определить не только количество адсорбента, но и его марку, структуру пор и размер зерна. ГОСТ 3956-76 предусматривает целую группу технических силикагелей, включая КСМГ, ШСМГ, КСКГ и другие исполнения.

Для заказа рекомендуется передать точную марку либо требования технологического процесса. Если материал предназначен для действующего адсорбера или осушителя, желательно указать модель оборудования, массу загрузки и фракцию применяемого силикагеля.

Такой подход позволяет подобрать адсорбент под реальную задачу — осушку воздуха или газа, очистку технологической среды либо защиту оборудования от влаги.