Скорость истирания молекулярного сита: испытание по ASTM D4058, технические характеристики отрасли и как пыль убивает слои PSA

Aluminaworld Technical Team

---

15+ лет производства | Сертификат ISO 9001 | Экспорт в 60+ стран | MOQ 100 КГ | Поставка 15-25 дней | Бесплатный образец

v>

Скорость истирания молекулярного сита: тест ASTM D4058, промышленные спецификации и как пыль убивает слои PSA Истирание — это скрытая угроза для слоев PSA. Шарики сита, которые выдерживают тест на раздавливание отдельного шарика, все равно разрушаются под воздействием тысяч циклов давления в процессе эксплуатации, образуя мелкие частицы, которые мигрируют, увеличивают перепад давления, засоряют клапаны и сокращают срок службы слоя с более 5 лет до 18 месяцев. В этом руководстве рассматривается метод вращающегося барабана ASTM D4058, эквиваленты JIS K1474 и GB/T 8775, отраслевые стандарты для различных служб PSA, шесть распространенных причин высокого истирания и полевые индикаторы, которые сигнализируют о выходе слоя из строя до того, как снизится чистота продукта O2 или H2.

Метод вращающегося барабана ASTM D4058 для определения скорости истирания молекулярного сита: 100 г образца, 5000 оборотов, потеря массы через сито с размером ячеек 30 меш.

Что такое истирание и почему оно важно

Каждый шарик молекулярного сита — это хрупкий керамический объект. При комнатной температуре отдельный шарик LiLSX диаметром 1,6 мм выдерживает от 25 до 35 Н точечной нагрузки, прежде чем треснет. Но в реальном слое PSA шарик не раздавливается — его перекатывают, встряхивают и подвергают ударным нагрузкам тысячи раз в день. Каждое воздействие удаляет несколько микрон с поверхности шарика, и после миллионов циклов эта поверхность превращается в пыль. Пыль не остается взвешенной в газе; она уплотняется в пустоты, мигрирует к нижней части слоя и в конечном итоге достигает выхода слоя и клапанов ниже по потоку.

Стандартный способ измерения этой склонности — это скорость истирания, выраженная в процентах по массе мелких частиц, образующихся при воздействии на сито контролируемой механической нагрузки. Наиболее широко используемый метод — это ASTM D4058 «Стандартный метод испытаний на истирание и абразивный износ катализаторов и носителей катализаторов», который был написан для гетерогенных катализаторов, но применяется почти дословно к шарикам молекулярного сита всеми крупными производителями сит.

Для инженера по закупкам или проектировщика PSA скорость истирания — это самый недооцененный параметр в спецификации сита. Прочность на раздавливание привлекает все внимание, потому что ее легко измерить и легко указать. Истирание — это более сложный, медленный, более дорогой режим отказа. Слой сита с прочностью на раздавливание 30 Н/шарик и скоростью истирания 0,15 вес.% выйдет из строя через 24 месяца в службе разделения воздуха; слой сита с прочностью на раздавливание 22 Н/шарик и скоростью истирания 0,03 вес.% будет работать более 5 лет. Разница в стоимости — это не цена сита — это незапланированное отключение на 400 000–700 000 долларов на 2 года раньше.

В следующих разделах мы рассмотрим химию истирания, стандартные методы испытаний, сравнительные данные по распространенным маркам сит, причины высокого истирания в процессе эксплуатации, как обнаружить его без демонтажа слоя и спецификацию закупки, которая предотвращает проблему до того, как вы купите.

Химия: почему керамические шарики истираются

Молекулярные сита изготавливаются в трех промышленных процессах, каждый из которых имеет разный профиль истирания.

Бесклеевые (истинные цеолитовые) шарики

Истинные цеолитовые шарики изготавливаются путем экструзии или гранулирования влажной цеолитовой пасты без добавления инертного связующего. Затем шарик кальцинируют, чтобы удалить воду и создать механическую прочность. Микроструктура на 100% состоит из цеолитовой фазы, без глины или аморфного наполнителя. Эти шарики имеют самую высокую статическую емкость по воде, но самое плохое истирание, потому что любая микротрещина в каркасе легко распространяется через чисто цеолитовую стенку. Современные медицинские LiLSX больше не используют этот процесс.

Связанные шарики (промышленный стандарт)

Связанные шарики добавляют от 15 до 20 вес.% инертного аморфного связующего (обычно каолиновой глины или кремнеземно-глиноземного геля). Связующее заполняет зазоры между кристаллами цеолита и действует как «клей», который останавливает распространение трещин. Компромисс заключается в небольшом снижении адсорбционной емкости (потому что связующее не адсорбирует) за счет значительного снижения истирания.