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分子筛 - 技术信息简报

AL-143矿物吸附剂、过滤剂和干燥剂

 分子筛

分子筛是一种具有二氧化硅和氧化铝四面体三维互连网络的结晶金属硅铝酸盐。通过加热可以从该结构中除去以水合物形式存在的天然水,从而产生可以选择性吸附特定尺寸分子的均匀孔隙。

气相应用中通常使用4至8目的分子筛,而在液相应用中通常使用8至12目的分子筛。 3A,4A,5A和13X分子筛粉末是专为专门应用而设计的。

分子筛以干燥能力(可以达到90℃)而闻名,其在合成有机过程中的实用性已经得到了验证,可以在由不利的平衡所控制的缩合反应中分离出所期望的产物。合成沸石可以除去诸如酮亚胺和烯胺合成、酯缩合以及将不饱和醛转化为多烯醛的体系中的水、醇(包括甲醇和乙醇)和HCl。

 

表1
组分 0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ± 0.1SiO2 : x H2O
说明 3A型是通过用钾阳离子取代4A结构中的固有钠离子而制成的,其有效孔径降到~3Å,不吸附直径>3Å的分子,例如乙烷。
主要用途 对不饱和烃物流脱水已经实现了商业化,包括裂解气,丙烯,丁二烯,乙炔;干燥极性液体,如甲醇和乙醇。从N2/H2流中吸附分子,比如NH3 和 H2O。其是极性和非极性介质中的通用干燥剂。
 
类型 4A
组分 1 Na2O: 1 Al2O3: 2.0 ± 0.1 SiO2 : x H2O
说明 该钠型可代表A型分子筛家族。有效的孔开口口径为4Å,因此不吸附直径>4Å的分子,例如丙烷。
主要用途 优选用于封闭液体或气体系统中的静态脱水,例如药物包装、电子元件和易腐化学品;印刷和塑料系统中的除水以及饱和烃流干燥。可以吸附的物质包括SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6和 C3H6。其是极性和非极性介质中的通用干燥剂。
 
类型 5A
组分 0.80 CaO : 0.20 Na2O : 1 Al2O3: 2.0 ± 0.1 SiO2: x H2O
说明 用二价钙离子替代钠阳离子,孔径约为~5Å,因此不吸附直径>5Å的分子,例如所有4碳环和异构化合物。
主要用途 分离支链和环烃中的正链烷烃;除去天然气中的硫化氢、二氧化碳和硫醇。吸附的分子包括nC4H10, nC4H9OH, C3H8 到C22H46,和二氯二氟甲烷(Freon 12®)。
 
类型 13X
组分 1 Na2O: 1 Al2O3 : 2.8 ± 0.2 SiO2 : xH2O
说明 该钠型代表X型系列的基本结构,有效的孔开口口径在910¼之间。不吸附(C4F9)3N(例)。
主要用途 商业化气体干燥,空气装置进料净化(同时去除水和二氧化碳)和液态烃/天然气脱硫(去除硫化氢和硫醇)。

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表2-分子筛的性质和特征
目录编号 类型 形状 微珠或微粒尺寸 孔径(Å) 体积密度(lb/cu ft) 含水量(%) 平衡H2O容量(理论值)

pH值

(5%浆液)

再生温度(℃) 最大
吸附热量 BTU/lb H2O
208574 3A 微珠 4-8目 3 45-46 1.5  21 10.5 175-260 1800
208582 3A 微珠 8-12目 3 45-46 1.5  21 10.5 175-260 1800
208590 4A 微珠 4-8目 4 45 1.5  23 10.5 200-315 1800
208604 4A 微珠 8-12目 4 45 1.5  23 10.5 200-315 1800
208612 5A 微珠 4-8目 5 44 1.5  21.7 10.5 200-315 1800
208620 5A 微珠 8-12目 5 44 1.5  21.7 10.5 200-315 1800
208639 13X 微珠 4-8目 10 43 1.5  29.5 10.3 200-315 1800
208647 13X 微珠 8-12目 10 43 1.5  29.5 10.3 200-315 1800
233668 4A 粉末 2-3µ 4 30 < 2 28.5 10.5 200-315 1800
233676 5A 粉末 3-5µ 5 30 < 2 28 10.5 200-315 1800
283592 13X 粉末 3-5µ 10 30 < 2 33 10.5 200-315 1800

A.再生(活化)

在常见循环系统中进行再生时,一般是通过加热和载气吹扫来从分子筛床上除去吸附物。必须施加足够的热量以提高被吸附物、吸附剂和容器的温度,使得液体得以蒸发,并同时抵消分子筛表面润湿所需的热量。床温在再生中非常关键。 3A型的床温通常在175-260°之间。当该材料处于气体之中时,此温度范围属于偏低的范围,使得分子表面上的烯烃聚合最少。我们建议您最好缓慢加热,因为大多数烯烃材料在最低温度下即可除去;4A、5A和13X筛的温度范围在200-315℃之间。

再生之后,还需要冷却以将分子筛的温度降低至工艺流的温度±15°以内。使用没有热量输入的加热用气流进行冷却是最方便的。为了获得最佳的再生效果,在加热循环过程中,气流应该与吸附流呈逆流分布,在冷却期间呈顺流分布(相对于工艺流)。或者,也可以在没有吹扫气体的情况下通过烘箱加热来干燥少量分子筛,然后在封闭系统(例如干燥器)中缓慢冷却。

表3列出了一些常见的分子及其临界直径。

 

表3
分子 临界直径(Å) 分子 临界直径(Å)
氦气 2.0 丙烯 5.0
氢气 2.4 乙硫醇 5.1
乙炔 2.4 1-丁烯 5.1
氧气 2.8 反-2-丁烯 5.1
一氧化碳 2.8 1,3-丁二烯 5.2
二氧化碳 2.8 氯氟甲烷(氟利昂22) 5.3
氮气 3.0 噻吩 5.3
3.2 异丁烷到异二十二烷 5.6
氨气 3.6 环己烷 6.1
硫化氢 3.6 6.7
氩气 3.8 甲苯 6.7
甲烷 4.0 对二甲苯 6.7
乙烯 4.2 四氯化碳 6.9
环氧乙烷 4.2 氯仿 6.9
乙烷 4.4 新戊烷 6.9
甲醇 4.4 间二甲苯 7.1
甲硫醇 4.5 邻二甲苯 7.4
丙烷 4.9 三乙胺 8.4
正丁烷到正二十二烷 4.9  

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