分子篩簡介:
分子篩具有均勻的微孔結構,它的孔穴直徑大小均勻,這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內部,并對極性分子和不飽和分子具有優先吸附能力,因而能把極性程度不同,飽和程度不同,分子大小不同及沸點不同的分子分離開來,即具有“篩分”分子的作用,故稱分子篩。目前常用的分子篩系人工合成沸石,是強極性吸附劑,對極性、不飽和化合物和易極化分子特別是水有很大的親和力,故可按照氣體分子極性、不飽和度和空間結構不同對其進行分離。由于分子篩表面有很多較強的局部電荷,因而對極性分子和不飽和分子具有很大的親和力,是一種孔徑均勻的強極性干燥劑。
分子篩的結構構型: 基本結構單元是硅氧四面體(SiO4)和鋁氧四面體(AlO4); 硅(鋁)氧四面體通過氧橋連接成環; 環通過氧橋連接成三維空間的多面體(籠); 籠通過氧橋連接成分子篩。 |
分子篩的分類:
根據分子篩孔徑、化學組成、晶體結構以及SiO2與Al2O3的物質的量之比不同,可將常用的分子篩分為A、X、Y和AW型幾種。
A型分子篩結構圖 | X、Y型分子篩結構圖 |
A型基本組成是硅鋁酸鈉,孔徑為0.4nm(4A),稱為4A分子篩。用鈣離子交換4A分子篩中鈉離子后形成0.5nm(5A)孔徑的孔道,稱為5A分子篩。用鉀離子交換4A分子篩中鈉離子后形成0.3nm(3A)孔徑的孔道,稱為3A分子篩。
X型基本組成也是硅鋁酸鈉,但因晶體結構與A型不同,形成約1.0nm(10A)孔徑的孔道,稱為13X分子篩。用鈣離子交換13X分子篩中鈉離子后形成約0.8nm(8A)孔徑的孔道,稱為10X分子篩。
Y型與X型具有相同的晶體結構,但其化學組成(SiO2/Al2O3之比)與X型不同,通常多用作催化劑。X、Y型分子篩間的區別:Si/Al = 1-1.5為X型,1.5-3.0為Y型。AW型為絲光沸石或菱沸石結構,系抗酸性分子篩,AW-500型孔徑為0.5nm(5A)。
3A分子篩:
3A分子篩 | 單位 | 球狀 | 條狀 | ||||
規格 | mm | 1.6-2.5 | 3-5 | 4-6 | 1.6 | 3.2 | |
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥20.5 | ≥20.5 | ≥20.5 | ≥20 | ≥20 | |
磨耗率 | %wt | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.25 | ≤0.25 | |
堆積密度 | g/ml | ≥0.68 | ≥0.68 | ≥0.68 | ≥0.64 | ≥0.64 | |
抗壓強度 | N | ≥25 | ≥70 | ≥80 | ≥25 | ≥60 | |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | |
吸附乙烯量 | mg/g | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤3 |
4A分子篩:
4A分子篩 | 單位 | 球狀 | 條狀 | |||
規格 | mm | 0.5-1.0 | 1.6-2.5 | 3-5 | 1.6 | 3.2 |
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥21.5 | ≥21.5 | ≥21.5 | ≥21 | ≥21 |
磨耗率 | %wt | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.25 | ≤0.25 |
堆積密度 | g/ml | 0.69-0.75 | ≥0.69 | ≥0.69 | ≥0.70 | ≥0.65 |
抗壓強度 | N | / | ≥30 | ≥80 | ≥40 | ≥70 |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 |
吸附甲醇量 | mg/g | ≤140 | ≤140 | ≤140 | ≤140 | ≤140 |
5A分子篩:
5A分子篩 | 單位 | 球狀 | 條狀 | ||
規格 | mm | 1.6-2.5 | 3-5 | 1.6 | 3.2 |
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥21 | ≥21 | ≥21 | ≥21 |
磨耗率 | %wt | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.25 | ≤0.25 |
堆積密度 | g/ml | ≥0.65 | ≥0.65 | ≥0.65 | ≥0.65 |
抗壓強度 | N | ≥28 | ≥60 | ≥30 | ≥60 |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 |
吸附正乙烷量 | mg/g | ≥120 | ≥120 | ≥120 | ≥120 |
10X分子篩:
10X分子篩 | 單位 | 球形 | |
規格 | mm | 1.0-1.6 | 3.0-5.0 |
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥28 | ≥28 |
堆積密度 | g/ml | ≥0.7 | ≥0.6 |
抗壓強度 | N | ≥15 | ≥70 |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.5 | ≤1.5 |
粒徑合格率 | % | 98 | 98 |
靜態正已烷吸附 | mg/g | ≥18 | ≥18 |
PH指數 | 10 | 10 | |
落粉率 | NTU | ≤30 | ≤30 |
13X分子篩:
13X分子篩 | 單位 | 球狀 | 條狀 | ||
規格 | mm | 1.6-2.5 | 3-5 | 1.6 | 3.2 |
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥25 | ≥25 | ≥25 | ≥25 |
磨耗率 | %wt | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.25 | ≤0.25 |
堆積密度 | g/ml | 0.62-0.67 | ≥0.65 | ≥0.65 | ≥0.65 |
抗壓強度 | N | ≥30 | ≥60 | ≥30 | ≥60 |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 |
CO2吸附量(25℃,250mmHg) | %wt | ≥17.58 | ≥17.58 | ≥17.58 | ≥17.58 |
13XAPG分子篩:
13XAPG分子篩 | 單位 | 球狀 | 條狀 | ||
靜態水吸附(25℃,RH50%) | %wt | ≥27 | ≥27 | ≥27 | ≥27 |
磨耗率 | %wt | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.10 |
堆積密度 | g/ml | 0.66 | ≥0.66 | ≥0.63 | ≥0.63 |
抗壓強度 | N | ≥40 | ≥90 | ≥35 | ≥60 |
包裝含水量(575℃,3小時) | %wt | ≤1.0 | ≤1.0 | ≤1.0 | ≤1.0 |
靜態水吸附 | %wt | ≥24 | ≥24 | ≥23.5 | ≥23.5 |
CO2吸附量(25℃,250mmHg) | %wt | ≥18 | ≥18 | ≥18 | ≥18 |
分子篩應用:
水是強極性分子,分子直徑為0.27~0.31nm,比A型分子篩微孔孔徑小,因而A型分子篩是氣體或液體脫水的優良干燥劑,采用分子篩干燥后的氣體露點可低于-100℃。目前,裂解氣脫水多用3A分子篩,天然氣脫水多用4A或5A分子篩。天然氣脫硫醇時可選用專用分子篩(例如RK-33型),pH值小于5的酸性天然氣脫水時可選用AW型分子篩。
沸石與分子篩:
沸石:自然界存在的結晶型硅鋁酸鹽(由于晶體中含有大量結晶水,加熱汽化,產生類似沸騰的現象,故稱為沸石)。沸石結構中有許多均勻的孔道,且孔徑與一般分子大小相當,進而具有篩分分子的作用,所以沸石又稱為分子篩。(自然界存在的常稱沸石,人工合成的稱為分子篩)。
分子篩:人工合成的結晶型硅鋁酸鹽。
各種沸石分子篩的區別:1、化學組成和結構上不同。2、化學組成上最主要的差別就是硅鋁比不同。3、主要區別是在他們的用途上,沸石一般是天然的,孔徑大小不一,只要有空泡就可以防止爆沸。而分子篩的功能要高級的多,比如篩選分子、做催化劑、緩釋催化劑等,因而對孔徑有一定的要求,經常是人工合成的。
分子篩再生:
1、脫除水分:視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下,200~350℃干燥氣體在0.3~0.5Kg/平方厘米壓力下,通過分子篩床層3~4小時,使出口溫度到110~180℃,冷卻。
2、脫有機物:用水蒸氣代替有機物,然后脫除水份。
分子篩儲存:室溫,相對濕度不大于90%的室內;避免水、酸、堿、隔絕空氣,密閉保存。