分子篩是指具有均勻的微孔,其孔徑與一般分子大小相當?shù)囊活愇镔|(zhì)。分子篩的應(yīng)用非常廣泛,可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等,但是使用化學原料合成分子篩的成本很高。常用分子篩為結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2 nm)的孔道和空腔體系,因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的流體分子的能力。
特點:
多孔材料在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,如微孔分子篩作為主要的催化材料、吸附分離材料和離子交換材料,在石油加工、石油化工、精細化工以及日用化工中起著越來越重要的作用。
分子篩(又稱合成沸石)是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體。它是由硅氧、鋁氧四面體組成基本的骨架結(jié)構(gòu),在晶格中存在著金屬陽離子(如 Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶體中多余的負電荷。分子篩的類型按其晶體結(jié)構(gòu)主要分為:A型,X型,Y型等。
分子篩濾料相關(guān)標準:
《3A分子篩》《4A分子篩》《5A分子篩及其試驗方法》《13X分子篩》
工作原理:
吸附功能:分子篩對物質(zhì)的吸附來源于物理吸附(范德華力),其晶體孔穴內(nèi)部有很強的極性和庫侖場,對極性分子(如水)和不飽和分子表現(xiàn)出強烈的吸附能力。
篩分功能:分子篩的孔徑分布非常均一,只有分子直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進入分子篩的晶穴內(nèi)部。
通過吸附的優(yōu)先順序和尺寸大小來區(qū)分不同物質(zhì)的分子,所以被形象的稱為“分子篩”。
分子篩濾料參數(shù)及用途:
類型 | 直徑 | 體積密度(g/ml) | 吸水性 | 磨損度W (%) | 用途 |
3A | 3 Å | 0.60~0.68 | 19~20 | 0.3~0.6 | 干燥石油裂解氣和烯烴 |
4A | 4 Å | 0.60~0.65 | 20~21 | 0.3~0.6 | 分離天然氣和烯烴 |
5A | 5 Å | 0.60~0.65 | 20~21 | 0.3~0.5 | 干燥和凈化空氣,脫水和脫硫天然氣;脫硫石油氣;氧氣和氫氣生產(chǎn)變壓吸附過程 |
5A-DW | 5 Å | 0.45~0.50 | 21~22 | 0.3~0.6 | 脫脂、烯烴分離和和抑制的航煤油和柴油傾點 |
10X | 8 Å | 0.50~0.60 | 23~24 | 0.3~0.6 | 高效吸附,可用于干燥,脫硫脫碳,氣體和液體和分離芳烴 |
13X | 10 Å | 0.55~0.65 | 23~24 | 0.3~0.5 | 干燥,脫硫和凈化的石油氣、天然氣 |
13X-AS | 10 Å | 0.55~0.65 | 23~24 | 0.3~0.5 | 用于空氣分離工業(yè)干燥和脫碳 |
Cu-13X | 10 Å | 0.50~0.60 | 23~24 | 0.3~0.5 | 航用液態(tài)碳氫化合物脫硫 |
種類:
分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。①天然沸石大部分由火山凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)而形成。已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國,中國也發(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床,日本是天然沸石開采量大的國家。②因天然沸石受資源限制,從20世紀50年代開始,大量采用合成沸石。
商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類,孔徑4Å;。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3Å;,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5Å;,即為5A型分子篩。