天然氣、有機(jī)溶劑、二氧化碳等分子篩吸附脫水設(shè)備的吸附劑即為分子篩。
一、分子篩的品種型號
分子篩(又稱合成沸石)是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體，它是由SiO和AIO四面體組成和框架結(jié)構(gòu)。在分子篩晶格中存在金屬陽離子(如Na，K，Ca等)，以平衡四面體中多余的負(fù)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。
A型
主要成分是硅鋁酸鹽，孔徑為4A(1A=10 -10 米)，稱為4A(又稱納A型)分子篩；用Ca2+交換4A分子篩中的Na+，形成5A的孔徑，即為5A(又稱鈣A型)分子篩；用K+交換4A分子篩的Na+，形成3A的孔徑，即為3A(又稱鉀A型)分子篩。
X型
硅鋁酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)不同(硅鋁比大小不一樣)，形成孔徑為9—10A的分子篩晶體，稱為13X(又稱鈉X型)分子篩；用Ca2+交換13X分子篩中的Na+，形成孔徑為9A的分子篩晶體，稱為10X(又稱鈣X型)分子篩
Y型
Y型分子篩具有X型分子篩烴似的晶體結(jié)構(gòu)，但化學(xué)組成不同(硅鋁比較大)通常用于催化領(lǐng)域。
二、分子篩的主要特性
1、物理特性：
比熱：約0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃
導(dǎo)熱系數(shù)(脫水物)：2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃
水吸附熱：約3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)
2、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性：
分子篩能承受600—700℃ 的短暫高溫，但再生溫度一般在400℃ 以下。分子篩可在PH值5-10范圍的介質(zhì)中使用;在鹽溶液中能交換某些金屬陽離子。
3、分子篩的特性
分子篩是一類結(jié)晶的硅鋁酸鹽，由于它具有均一的孔徑和比表面積，所以具有許多優(yōu)異的特點(diǎn)。(1)按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用，即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子。(2)對于小的極性分子和不飽和分子，具有選擇吸附性能，極性越大，不飽和度越高，其選擇吸附性越強(qiáng)。(3)具有強(qiáng)烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下，仍有相當(dāng)高的吸水容量。
3.1、基本特性：
a)分子篩對水或各種氣，液態(tài)化合物可逆吸附及脫附。
b)金屬陽離子易被交換。
c)分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。其內(nèi)表面可高于分子篩顆粒的外表面積的10000-100000倍。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng)
分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通，并且孔徑大小均勻，固定(分子篩空腔直徑一般在6—15埃之間)，與通常分子的大小相當(dāng)，只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附，而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道，則不被分子篩吸附。而硅膠，活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑，孔徑分布范圍十分寬廣，所以沒有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性，不飽和度和極化率的選擇吸附
分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中，對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢。此外，沸點(diǎn)越低的分子，越不易被分子篩所吸附。
3.2、分子篩的高效吸附特性：
分子篩對于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子極性具有很高的親和力，特別是對于水，在低分壓(甚至在133帕以下)或低濃度，高溫(甚至在100℃ 以上)等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量。
1、低分壓或低濃度下的吸附
在相對濕度30% 時(shí)分子篩的吸水量比硅膠，活性氧化鋁都高。隨著相對濕度的降低，分子篩的發(fā)展性越發(fā)顯著，而硅膠，活性氧化鋁隨著濕度的增加，吸附量不斷增加，在相對濕度很低時(shí)，它們的吸附量很少。
2、高溫吸附
分子篩是可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對濕度時(shí)分子篩可吸附15%重量的水分，比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下，分子篩仍能吸附相當(dāng)數(shù)量的水分，而活性氧化鋁，特別是硅膠，大大喪失了吸附能力。
3、高速吸附
分子篩對像水等極性分子在分壓或濃度很低時(shí)的吸附速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅膠，活性氧化鋁。雖然在相對濕度很高時(shí)，硅膠的平衡吸水量要高于分子篩，但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高，硅膠的吸水率越來越不如分子篩效率高。
3.3、分子篩的離子交換性
分子篩的一個(gè)重要性能是可以進(jìn)行可逆的離子交換。通過這種交換，改進(jìn)了分子篩的吸附和催化性能，從而獲得了廣泛的應(yīng)用(如可用于軟化水和廢水處理)。
3.4、分子篩的催化性能
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當(dāng);它們具有很大的表面積。而且表面極性很高;平衡骨架負(fù)電荷的陽離子，可進(jìn)行離子交換;一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體，分散度還原為元素狀態(tài);同時(shí)分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為有效的催化劑和催化劑載體。
三、分子篩的主要技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用范圍
沸石分子篩是一類由硅氧四面體和鋁氧四面體通過共用氧原子相互連接成骨架結(jié)構(gòu)、并具有均勻晶內(nèi)孔道的晶態(tài)微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子篩指的是硅鋁酸鹽。
沸石分子篩不僅可應(yīng)用于催化、吸附、分離等過程，還可用于微激光器、非線性光學(xué)材料及納米器件等新興領(lǐng)域，并在藥物化學(xué)、精細(xì)化工和石油化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
分子篩主要應(yīng)用品種有3A、4A、5A、13X以及以上述為基質(zhì)的改性產(chǎn)品。
3A分子篩用途：空氣的干燥;制冷劑的干燥;天然氣、甲烷氣的干燥;不飽和烴和裂解氣的干燥。
4A分子篩用途：空氣、天然氣、烷烴等氣體和液體的深度干燥;氬氣的制取和凈化;藥品包裝、電子元件和易變質(zhì)物質(zhì)的靜態(tài)干燥;油漆、燃料、涂料中作為脫水劑。
5A分子篩用途：變壓吸附;空氣凈化脫水。
13X分子篩用途：空氣分離裝置中氣體凈化，脫除水和二氧化碳;天然氣干燥和脫硫;一般氣體深度干燥。
改性分子篩可用于有機(jī)反應(yīng)的催化劑和吸附劑。
加工工藝：利用現(xiàn)有的硅鋁酸鹽礦石或煤矸石等原料，經(jīng)過粉碎、成型(可造?；驍D條)、高溫?zé)Y(jié)、用氫氧化鈉、氫氧化鉀或氯化鈣等無機(jī)物水溶液在一定溫度下浸泡一定時(shí)間、然后洗滌、壓濾、粉碎、成型、養(yǎng)生、干燥、活化工藝加工而成。
顆粒度(mm,% )：分子篩的外觀指標(biāo)，顆粒度范圍控制在：上，下限之間大于95% ;上，下限及上限加下限均不行超過5% 。
靜態(tài)水吸附( mg/g)：分子篩的主要指標(biāo)。靜態(tài)水吸附量的多少，基本上體現(xiàn)了該分子篩的品質(zhì)。靜態(tài)水吸附的范圍一般在200-265mg/g 之間。
吸附特定介質(zhì)量(mg/g )：分子篩的主要指標(biāo)。不同的分子篩都要按其主要用途和其標(biāo)準(zhǔn)孔徑，由一種特定的介質(zhì)來進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果，將直觀表明該分子篩的品質(zhì)的優(yōu)劣。
抗壓強(qiáng)度(N/顆)：分子篩的主要指標(biāo)。由于使用分子篩的工況條件大多是壓力差較大(特別是吸附與再生切換時(shí))，如果分子篩的抗壓強(qiáng)度不符合要求，極易造成分子篩的破損，除影響分子篩的使用壽命外，還可能使設(shè)備管道堵塞造成嚴(yán)重后果。抗壓強(qiáng)度與吸附容量基本上呈反比關(guān)系。如何在保證吸附容量的基礎(chǔ)上提高抗壓強(qiáng)度，也是提高分子篩質(zhì)量的關(guān)鍵。
堆積密度(g/ml )：分子篩的主要指標(biāo)。堆積密度與抗壓強(qiáng)度基本上呈正比關(guān)系，在吸附容量不變的情況下，堆積密度越大越好。
磨損率(% )：分子篩的外觀指標(biāo)。磨損率越低，分子篩的粉塵就越少，在使用中的不良情況越少，分子篩的品質(zhì)就好。
包裝含水量(% )：包裝含水量越小，表明分子篩在儲存和運(yùn)輸過程中的預(yù)吸附越少，對用戶來講，除了省卻不必要的再生處理外，它的價(jià)值更大。
1、 3A分子篩
(1)概述 裂解氣中一般含有400-700PPm的水份，這些水份在深冷分離操作時(shí)會結(jié)成冰，另外在高壓和低溫條件下，水還能與低碳烷烴(如：CH4、C2H6及C3H8等)生成白色結(jié)晶的烴水合物。而冰與烴水合物的晶體均可導(dǎo)致辭管道及設(shè)備堵塞，以至造成停車。因此，石油裂解氣在深冷分離之前必須進(jìn)行深度脫水干燥，使裂解氣中的水含量降低到小于5PPm(即其露點(diǎn)低于——60℃)。目前國內(nèi)處普通采用的最為理想的深度干燥吸附劑為3A沸石分子篩，由于它只吸附裂解氣中的水，不吸附較大的烴類分子(如：C2H6、C2H4、C3H8及C3H6等)，因而可以避免烯烴化合物在分子篩孔道內(nèi)部結(jié)焦，從而延長吸附劑的使用壽命。
2、4A分子篩
用途：用于天然氣的干燥及其它分子尺寸大于4.8?的物質(zhì)的脫水干燥。
4A分子篩主要技術(shù)條件(球形)
3、5A制(富)氧分子篩
用途：用于空分制氧工業(yè)上做高效的氧氮分離吸附劑，其生產(chǎn)的氧純度可根據(jù)需要控制在50-90%之間。
4、5A分子篩
用途：廣泛用于石油及其餾份中分離正構(gòu)烷烴。凈化后的油品質(zhì)量具有低冰點(diǎn)的航空煤油的優(yōu)良性能，分離出的正構(gòu)烷烴(石蠟)可作為合成洗滌劑的化工原料
5、13X分子篩
用途：用于石油氣與天然氣的脫硫(H2S,SO2,硫醇及噻吩)，同時(shí)又是一種很好的干燥劑
6、13X空分分子篩
用途：用于空分行業(yè)純化空氣中氧氮原料氣具有的效能，它能把空氣中影響氧氮分離性能的少量CO2及H2O雜質(zhì)的脫除，是空分行業(yè)配套的專用吸附劑。
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更新時(shí)間：2024-09-10 
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