分子篩

分子篩

分子篩:1932年,McBain提出了“分子篩”的概念。分子篩是指具有均勻的微孔,其孔徑與一般分子大小相當的一類物質。分子篩的套用非常廣泛,可以作高效乾燥劑、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。

基本信息

介紹

概念

然而隨著分子篩合成與套用研究的深入,研究者發現了磷鋁酸鹽類分子篩,並且分子篩的骨架元素(矽或鋁或磷)也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代,其孔道和空腔的大小也可達到2nm以上,因此分子篩按骨架元素組成可分為矽鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩;按孔道大小劃分,孔道尺寸小於2nm、2~50nm和大於50nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。

適用場合

主要用於汽車、建築玻璃、醫藥、油漆塗料、包裝等領域。

功能和特點

多孔材料在許多領域有著廣泛的套用,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)是一種矽鋁酸鹽多微孔晶體。它是由矽氧、鋁氧四面體組成基本的骨架結構,在晶格中存在著金屬陽離子(如 Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶體中多餘的負電荷。分子篩的類型按其晶體結構主要分為:A型,X型,Y型等。

沸石分子篩晶胞的化學式: Mx/n [ (AlO2)x (SiO2)y ]-w H2O

陽離子

保持晶體的電中性

沸石晶體的骨架 具有不同形狀的孔和, 孔道
物理吸附的水分子 可在一定的條件下發生可逆轉的脫附和吸附

主要技術參數

項目

單位

直徑 mm
堆積密度 g/mL
抗壓強度 N
靜態水吸附量 wt%
靜態CO2吸附量 wt%
磨耗率 wt%
含水量 wt%

分子篩相關標準

GB/T 10504-2008

HG/T 2524-2010

GB 13550-1992

HG/T 2690-2012

GB/T 6287-1986

GB 8770-1988

HG/T 2691-1995

GB/T 6288-1986

GB/T 6286-1986

HG/T 2783-1996

HG/T 3590-1999

HG/T 3927-2007

《3A分子篩》

《4A分子篩》

《5A分子篩及其試驗方法》

《13X分子篩》

《分子篩靜態水吸附測定方法》

《分子篩動態水吸附測定方法》

《沸石分子篩動態二氧化碳吸附的測定》

《粒狀分子篩粒度測定方法》

《分子篩堆積密度測定方法》

《分子篩抗壓碎力試驗方法》

《製冷系統用分子篩乾燥劑抗磨耗性能的試驗方法》

《工業活性氧化鋁》《空氣分離設備用活性氧化鋁 驗收技術條件》

工作原理

吸附功能:分子篩對物質的吸附來源於物理吸附(范德華力),其晶體孔穴內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,只有分子直徑小於孔穴直徑的物質才可能進入分子篩的晶穴內部。

通過吸附的優先順序和尺寸大小來區分不同物質的分子,所以被形象的稱為“分子篩”。

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岩和凝灰質沉積岩在海相或湖相環境中發生

分子篩分子篩

反應而形成。目前已發現有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布於美、日、法等國,中國也發現有大量絲光沸石和斜發沸石礦床,日本是天然沸石開採量最 大的國家。②因天然沸石受資源限制,從20世紀50年代開始,大量採用合成沸石(見表)。

商品分子篩常用前綴數碼將晶體結構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。

性能

分子篩為粉末狀晶體,有金屬光澤,硬度為3~5,相對密度為2~2.8,天然沸石有顏色,合成沸石為白色,不溶於水,熱穩定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。分子篩有很大的比表面積,達300~1000m2/g,內晶表面高度極化,為一類高效吸附劑,也是一類固體酸,表面有很高的酸濃度與酸強度,能引起正碳離子型的催化反應。當組成中的金屬離子與溶液中其他離子進行交換時,可調整孔徑,改變其吸附性質與催化性質,從而製得不同性能的分子篩催化劑。

結構

分子篩分子篩

由此構成的蛋白多糖聚合體曲折盤繞,形成多微孔的篩狀結構,稱為 分子篩。分子篩只允許小於其微 孔的物質通過,對大於其微孔的大分子物質、細菌等則具有屏障作用。使基質成為限制細菌等有害物質擴散的防禦屏障。溶血性鏈球菌和癌細胞等能產生透明質酸酶,分解蛋白多糖,破壞基質結構,得以擴散。蛋白多糖聚合體上還結合著許多親水基團,能結合大量水分子,形成細胞外“儲水庫”。

分子篩簡介

分子篩是一種具有立方晶格的矽鋁酸鹽化合物。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,並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。由於分子篩具有吸附能力高,熱穩定性強等其它吸附劑所沒有的優點,使得分子篩獲得廣泛的套用。

在生物大分子領域,常見的有bio-rad SEC分子篩預裝柱。

美國科學家發現,通過調整溫度,能夠精確地控制一種鈦矽酸鹽材料中的孔洞大小,製造出精密的新型分子篩。 一些晶體材料內部有著大量均勻的微孔,尺寸比孔洞小的分子能夠穿過,而大分子不能穿過,因此可以起到分離不同分子的作用,這類材料被稱為分子篩。

其實在2001年科學家在英國《自然》雜誌上報告說,他們發現一種稱為鈦矽酸鹽ETS-4的物質能夠作為良好的分子篩。當溫度升高時,ETS-4會逐漸脫水,微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法,可以在3到4埃(1埃等於十億分之一米)的範圍內精細地調整微孔尺寸。 科學家說,一些常見分子如氮氣、甲烷、氧氣、氬氣和水分子等尺寸都在3至4埃左右,彼此大小相差無幾,用ETS-4製作的分子篩可以有效地將它們分開。 研究人員已經嘗試用ETS-4從氮氣和甲烷混合物中將氮氣的含量由18%降到5%以下,並在分離氬氣與氧氣、氮氣與氧氣的實驗中也取得了成功。據認為這一技術將有重要的商業套用前景。

詳細介紹

3A分子篩

分子篩分子篩

化學式:2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O

英文名稱:3A Molecular Sieve

矽鋁比:SiO2/ Al2O3≈2

有效孔徑:約3Å 套用:

主要技術指標:

指標

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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶,130Kg密封鋼桶(條狀)。

4A分子篩

化學式:Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O

矽鋁比:SiO2/ Al2O3≈2

有效孔徑:約4Å

套用:主要用於天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質的乾燥,氬氣純化,甲烷、乙烷、丙烷的分離。

主要技術指標:

指標

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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶,130Kg密封鋼桶(條狀)。

5A分子篩

化學式:3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2 SiO2·9/2H2O

矽鋁比:SiO2/ Al2O3≈2

有效孔徑:約5Å

5A分子篩5A分子篩

套用:主要用於正異構烷烴的分離,氧氮分離,化工、石油天然氣、氨分解氣體和其他工業氣體及液體的乾燥和精製。

主要技術指標:

指標

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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶 、150Kg密封鋼桶,130Kg密封鋼桶(條狀)。

10X分子篩

化學式:4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·(2.8±0.2) SiO2·(6-7)H2O

矽鋁比:SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0

有效孔徑:約9Å

套用:主要用於吸附分離芳烴及石蠟精製。

主要技術指標:

指標

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
磨耗率 %wt
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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶。

13X分子篩

化學式:Na2O·Al2O3·(2.8±0.2)SiO2·(6-7)H2O

矽鋁比:SiO2/AL2O3≈2.6-3.0

有效孔徑:約10Å

套用:主要用於氣體的乾燥與淨化,空分裝置原料氣的淨化(同時去除H2O和CO2),液態碳氫化合物和天然氣的脫硫(去除硫化氫和硫醇),催化劑載體。

主要技術指標:

指標

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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

25Kg密封鋼桶、125Kg密封鋼桶,140Kg密封鋼桶(條狀)。

13XAPG分子篩

套用:主要用於大中型空分裝置原料的淨化(同時去除H2O和CO2)及部份碳氫化合物,天然氣、液化石油氣、液態烴的乾燥和脫硫;常用氣體乾燥。

主要技術指標:

指標

單位

球狀

條狀

規格 mm 2-3 3-5 1,6 3,2
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

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℃乾燥氣體在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,然後脫除水份。

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

25Kg密封鋼桶、125Kg密封鋼桶,140Kg密封鋼桶(條狀)。

富氧分子篩

5A小型富氧分子篩是一種特製的5A分子篩,是專為醫療保健制氧機而生產的,該分子篩具有制氧純度高、速度快、使用壽命長的特點,是5A分子篩在醫療保健行業的一個重要套用。

化學式:4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2

矽鋁比:SiO2/Al2O3≈2

有效孔徑:約5Å

套用:除具有一般5A分子篩的特性外,主要用於變壓吸附制氧。

主要技術指標:

指標

單位

球狀

規格 mm 2-3 0,6-0,9
磨耗率 %wt ≤0,2 ≤0,2
堆積密度 g/ml ≥0,67 ≥0,67
抗壓強度 N ≥30 /
氮吸附 mlN2/g ≥10 ≥10
氮氧分離比 mlN2/Mo2 ≤3,0 ≤3,0
產氣量 NL/kg·h ≥20 ≥40
氧氣含量 % 93±,2 93±,2
包裝含水量,(575℃,3小時) %wt ≤1,0 ≤1,0

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶。

XH系列製冷劑

XH-5分子篩主要用於R12、R22製冷劑的乾燥和淨化,提高製冷效果。

XH-7分子篩適用於冰櫃、冰櫃、空調用新型製冷劑R-134a及丁烷等製冷劑的脫水乾燥。

XH-9分子篩適用於車船等用空調及冰櫃冰櫃等新型製冷劑的脫水乾燥,是一種通用型的製冷劑用乾燥劑。

主要技術指標:

指標

單位

XH-5

XH-7

XH-9

直徑 mm 1,6-2,5 1,6-2,5 1,6-2,5
動態水吸附量 %wt ≥6,0 ≥6,0 ≥6,0
靜態水吸附量 %wt ≥20 ≥18,0 ≥18,5
堆積密度 g/ml ≥0,80 ≥0,80 ≥0,85
抗壓強度 N ≥80 ≥80 ≥75
磨耗率 %wt ≤0,1 ≤0,1 ≤0,1
殘餘含水量 %wt ≤1,0 ≤1,0 ≤1,0
與R-134a的相容性試驗 / / / /
試驗前乾燥劑的含氟量 %wt / 0,018 0,018
試驗後乾燥劑的含氟量 %wt / 0,018 0,018

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

35Kg密封鋼桶、160Kg密封鋼桶。

中空玻璃專用

中空玻璃通用型分子篩可以同時吸附中空玻璃中的水分和殘留有機物,使中空玻璃即使在很低溫度下仍然保持光潔透明,同時,能充分降低中空玻璃因季節和晝夜溫差巨大變化所承受的強大內外壓力差,徹底解決普通中空玻璃乾燥劑易使中空玻璃膨脹或收縮而導致的扭曲破碎問題,充分延長中空玻璃的使用壽命。

主要用途:

吸附掉生產時密封於中空玻璃空氣層內的水分及雜物。

在中空玻璃壽命期內連續吸附進入空氣層內的水分,以保持和穩定中空玻璃內的低露點。

使用惰性氣體(氬氣和氮氣)可以提高節能效果。為獲得減少噪音及改善熱傳導效果而使用六氟化硫替代空氣時,中空玻璃專用分子篩對六氟化硫幾乎不吸附。

主要技術指標:

指標

單位

球狀

規格 mm φ1,0-1,6 φ0,5-1,0
堆積密度 g/ml ≥0,74 ≥0,74
抗壓強度 %wt ≥20 ≥15
磨耗率 wt% ≤0,20 ≤0,20
平衡水吸附 wt% ≥20,0 ≥20,0
平衡N2吸附 mg/g ≤2,0 ≤2,0
吸水速率 mg/g, min ≤0,60 ≤0,60
包裝含水量 wt/% <,1,5 <,1,5

儲存:

室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。

包裝:

30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶。

主要用於石油裂解氣、烯烴、煉廠氣、油田氣的乾燥,是化工、醫藥、中空玻璃等工業乾燥劑。

類型參數及用途

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 乾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 乾燥和淨化空氣,脫水和脫硫天然氣,脫硫石油氣,氧氣和氫氣生產變壓吸附過程
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空煤油和柴油, 傾點
10X 8,Å 0,50~0,60 23~24 0,3~0,6 高效吸附,可用於乾燥, 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 乾燥,脫硫和淨化的石油氣, 天然氣
13X-AS 10,Å 0,55~0,65 23~24 0,3~0,5 用於空氣分離工業乾燥和脫碳
Cu-13X 10,Å 0,50~0,60 23~24 0,3~0,5 航空用液態碳氫化合物脫硫

乾燥技術

微波乾燥技術解決了傳統乾燥分子篩中乾燥速度緩慢,能量損耗大,產品品質差的問題,具體表現在:

1、微波乾燥分子篩速度快 , 一般幾分鐘就可達到微波乾燥目的;

2、微波乾燥分子篩均勻,實現深度乾燥,產品品質好;

3、靜態乾燥,不燒帶,粉塵少;

4、非接觸式乾燥,避免了對分子篩的污染;

5、微波乾燥分子篩工藝安全、節能、環保 使用電能,內外同時乾燥,比電熱乾燥節能50%以上;

6、縮短生產周期,極大的減少生產流動資金占用;

7、微波乾燥設備箱體溫度在40℃以下,改善工人工作環境;

8、設備操作簡單方便。

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