分子筛
分子筛简介

硅氧四面体 SiO4 和铝氧四面体 AlO4 以 Si 或 Al 原子为中心的正四面体
O2-
Si4+ 或 Al3+
2、环结构
硅 铝 氧四面体通过氧桥连接成环
每个顶点代表一个硅原子或者铝原子 每条边代表一个氧桥
由4个四面体形成四元环,5个四面体形成五元环,依此类推还有六元环、八元环、十元环、十二元环和十八元环等 注意:多元环上的原子可能不在同一平面上,有扭曲和褶皱, 因此同种氧环的孔口的大小是有一定变化的
4、化学组成
由于 Al3+ 三价、AlO4 四面体有过剩负电荷,金属阳离子 Na+ 、K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+ 的存在使其保持电中性
1 2 5
低硅 中硅 高硅分子筛
二、分子筛的结构构型
基本结构单元是硅氧四面体 SiO4 和铝氧四面体 AlO4 硅 铝 氧四面体通过氧桥连接成环 环通过氧桥连接成三维空间的多面体 笼 笼通过氧桥连接成分子筛
四面体
环
笼
分子筛
硅 铝 氧三维骨架结构具有大量的孔隙 晶穴、晶孔、孔道 ,可以容纳金属阳离子和水分子 —— 阳离子交换与脱水
4、分子筛结构
不同结构的笼通过氧桥连接成各种结构的分子筛
A型分子筛
骨架: 笼的6个四元环通过氧桥相互连接 连接处形成 笼 主晶穴 孔穴 : 8个 笼和8个 笼围成一个 笼 最大窗孔:八元环,孔径 0.41 nm 孔道: 笼之间通过八元环沿三个晶轴方向互相贯通,形成三维孔道
不同吸附剂对水的吸附等压线
择形 选择 吸附 根据分子大小和形状的选择吸附 根据分子极性和不饱和度的选择吸附
不同气体在4A上的吸附等温线
分子筛

分子筛科技名词定义中文名称:分子筛英文名称:molecular sieve定义:具网状结构的天然或人工合成的化学物质。
如交联葡聚糖、沸石等,当作为层析介质时,可按分子大小对混合物进行分级分离。
分子筛概念狭义上讲,分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子筛分子尺寸大小(通常为0.3~2.0 nm)的孔道和空腔体系,从而具有筛分分子的特性。
然而随着分子筛合成与应用研究的深入,研究者发现了磷铝酸盐类分子筛,并且分子筛的骨架元素(硅或铝或磷)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达到2 nm以上,因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛;按孔道大小划分,孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。
由于具有较大的孔径,成为较大尺寸分子反应的良好载体,但介孔材料的孔壁为非晶态,致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。
由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水,水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛。
目前分子筛在冶金,化工,电子,石油化工,天然气等工业中广泛使用。
常用分子筛气体行业常用的分子筛型号;A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A),X型:钙X(10X),钠X(13X)Y型:,钠Y,钙Y分子筛特点分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。
存放时间较长并已经吸湿分子筛的分子筛使用前应进行再生。
分子筛的概念

分子筛的概念介绍分子筛的背景分子筛是一种特殊的多孔材料,具有一定的晶体结构和分子尺寸的选择性吸附功能。
它在许多领域中有广泛的应用,包括催化、吸附、分离等。
分子筛的结构和特性分子筛具有三维网状的晶体结构,由正、负离子以及分子结构单元构成。
它的吸附性能取决于其晶格孔道的尺寸和形状,可以选择性地吸附特定大小和形状的分子。
此外,分子筛还具有其他一些特性,如高温稳定性、化学稳定性等。
分子筛的制备方法分子筛的制备主要包括水热法、溶胶-凝胶法和气相碳氢化学气相沉积法等。
不同的制备方法可以得到不同孔径和结构的分子筛。
分子筛的应用领域催化分子筛在催化领域中有重要应用。
它可用于催化剂的载体和活性组分,并具有高效催化反应以及选择性催化的能力。
吸附分子筛的吸附性能可以用于气体和液体的吸附分离。
通过调节分子筛的孔径和表面性质,可以实现对特定分子的选择性吸附。
分离分子筛在分离领域中也起着重要作用。
它可以根据不同分子的尺寸差异,实现对混合物中特定分子的有效分离。
储能分子筛还可以作为储氢材料,用于储存和释放氢气。
其孔道结构可以提供氢分子的吸附空间,从而实现高效储氢。
分子筛的发展和未来展望分子筛作为一种重要的功能材料,其应用领域不断扩大。
随着分子筛制备技术的发展和完善,我们可以预见,将有更多的分子筛应用于催化、吸附、分离等领域。
此外,通过进一步研究和改进,可以提高分子筛的选择性和反应活性,使其在实际应用中发挥更大的作用。
结论分子筛作为一种具有选择性吸附功能的多孔材料,在催化、吸附、分离等领域具有广泛的应用前景。
通过不断探索研究,我们相信分子筛的潜力还远未发挥到极致,未来将有更多的创新和突破。
分子筛

催化剂及其作用机理二分子筛催化剂1.分子筛的概念分子筛是结晶型的硅铝酸盐,具有均匀的孔隙结构。
分子筛中含有大量的结晶水,加热时可汽化除去,故又称沸石。
自然界存在的常称沸石,人工合成的称为分子筛。
它们的化学组成可表示为Mx/n[(Al3O2)x·(SiO2)y] ·ZH2O式中M是金属阳离子,n是它的价数,x是Al3O2的分子数,y是SiO2分子数,Z是水分子数,因为Al3O2带负电荷,金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。
当金属离子的化合价n = 1时,M的原子数等于Al的原子数;若n = 2,M的原子数为Al原子数的一半。
常用的分子筛主要有:方钠型沸石,如A型分子筛;八面型沸石,如X-型,Y-型分子筛;丝光型沸石(-M型);高硅型沸石,如ZSM-5等。
分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性,且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的,也属于固体酸类。
近20年来在工业上得到了广泛应用,尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。
2.分子筛的结构特征(1)四个方面、三种层次:分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。
第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4),它们构成分子筛的骨架。
相邻的四面体由氧桥连结成环。
环是分子筛结构的第二个层次,按成环的氧原子数划分,有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。
环是分子筛的通道孔口,对通过分子起着筛分作用。
氧环通过氧桥相互联结,形成具有三维空间的多面体。
各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。
多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。
笼分为α笼,八面沸石笼,β笼和γ笼等。
(2)分子筛的笼:α笼:是A型分子筛骨架结构的主要孔穴,它是由12个四元环,8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。
笼的平均孔径为1.14nm,空腔体积为760[Å]3。
分子筛定义

分子筛定义
分子筛,又称为分子筛成像,是一种技术,可以用来发现病毒、细菌和其他微生物的新型分子结构。
它的工作原理是用一种特殊的分子筛过滤器来对特定种类的微生物进行筛选和辨识。
它是一种非常有用的研究工具,可以帮助学者研究未知病原体、新型病毒以及各种新型病毒的免疫情况。
分子筛定义是一种用于研究微生物和病毒的技术,它的目的是从分子病毒或细菌中分离出特定的基因序列。
该技术能够分析基因组中的特定基因,从而让学者能够确定病毒的特征。
研究者可以通过分子筛的方式来搜索出新的基因,进而解析出新的蛋白质,之后可以用来检测抗病毒抗体,从而推断细菌的抗药性和脆弱性。
分子筛定义技术是一种非常重要的研究工具,它可以有效地发现新型微生物。
在研究新型微生物时,能够对细菌和病毒的基因序列进行更精确的研究,并能够揭示病原体的免疫情况。
有了这些信息以后,学者就可以研发更有效的抗菌素和疫苗,从而更好地抵抗微生物。
除了为研究微生物提供帮助外,分子筛定义技术还可以用于对抗肿瘤、癌症和肝病等疾病的研究。
这种技术可以检测癌细胞中特定的基因,并能够有效地检测出抗癌物质。
之后,研究者可以运用这些物质,开发出有效的抗肿瘤疫苗。
此外,分子筛也可以用于研究帮助人们发现新的药物,比如抗肝病、糖尿病等慢性疾病的药物。
总之,分子筛定义是一种非常重要的技术,它可以大大提高我们对于微生物的研究,从而帮助我们更好地防治和抵抗疾病。
此外,它
还能够为我们发现新的药物提供有力的帮助,有助于改善人们的生活和健康。
分子筛

13X分子筛13X分子筛的孔径10A,吸附小于10A 任何分子,可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附,主要应用于医药和空气压缩系统的干燥,根据不同的应用有不同的专业品种。
分子式:Na2O. Al2O3 2.45SIO2. 6.OH2O技术指标:性能单位技术指标形状条球直径mm 1.5-1.7 3.0-3.3 1.0-1.6 3.0-5.0粒度% ≥98≥98≥96≥96堆积密度G/ml ≥0.54≥0.54≥0.60 ≥0.60磨耗率% ≤0.20≤0.25≤0.20≤0.20抗压强度N ≥30/cm≥45/cm≥10/p≥60/p静态水吸附% ≥25≥25≥25≥25二氧化碳空气处理量NL/g ≥14≥14≥14≥14包装水含量% ≤1.5≤1.5≤1.5≤1.5具体应用:空气分离装置中气体净化,脱除水和二氧化碳。
天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫。
一般气体深度干燥。
包装:25公斤纸箱包装或55加仑密封铁桶包装。
注意事项:分子筛在使用前应防止预吸附水、有机气体或液体,否则,应予以再生。
4A分子筛4A分子筛的孔径为4A,吸附水,甲醇、乙醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯,不吸附直径大于4A的任何分子(包括丙烷),对水的选择吸附性能高于任何其他分子。
是工业上用量最大的分子筛品种之一。
分子式:Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O技术指标:性能单位技术指标形状条球直径mm 1.5-1.7 3.0-3.3 1.7-2.5 3.0-5.0粒度% ≥98≥98≥96≥96堆积密度G/ml ≥0.60≥0.60≥0.60≥0.60磨耗率% ≤0.20≤0.25≤0.20≤0.20 抗压强度N ≥30/cm≥45/cm≥60/p≥70/p 静态水吸附% ≥20.5≥20.5≥20.5≥20.5包装水含量% ≤1.5≤1.5≤1.5≤1.5具体应用:*空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥。
分子筛 名词解释

分子筛名词解释
分子筛,这玩意儿听起来是不是有点神秘?其实啊,它就像是一个超级精细的筛选器。
你想想看,咱们平时筛面粉,用的是有孔的筛子,把粗的颗粒留在上面,细的面粉就漏下去了。
分子筛的作用也差不多,只不过它筛的可不是面粉,而是分子!
分子筛是一种具有均匀微孔结构的固体材料。
这些微孔的大小可是经过精心设计的哦。
它们就像是一扇扇特定尺寸的门,只有大小合适的分子才能通过。
比如说,氧气和氮气,这俩气体分子大小不同。
分子筛就能够把它们区分开来,让氧气通过,而把氮气拦住。
这就好像是一个超级严格的门卫,只允许符合条件的“客人”进入。
再打个比方,分子筛就像是一个挑剔的选美评委。
分子们来参加比赛,只有身材合适、尺寸符合标准的才能入选,其他的统统被拒之门外。
它的应用那可广泛了!在化工领域,分子筛可以用来分离混合物,提取纯净的物质。
就像从一堆杂乱的宝石中,精准地挑出最珍贵的那颗。
在石油工业中,分子筛能帮助提炼高质量的油品。
这就好比是把粗糙的石头雕琢成精美的玉器,让石油变得更加优质。
还有啊,在环境保护方面,分子筛也能大显身手。
它可以吸附有害气体和杂质,就像是一个英勇的卫士,守护着我们的环境。
你说神奇不神奇?分子筛这个小小的东西,却有着大大的能量。
它在各种领域默默发挥着作用,为我们的生活带来便利和改变。
总之,分子筛可不是什么难以理解的高深概念,它就是一个有着神奇本领的分子筛选专家,在我们看不见的微观世界里忙碌着,为我们创造着更美好的生活!。
分子筛

分子筛分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。
在分子筛晶格中存在金属阳离子(如Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。
一、分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。
A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为4A(1A=10 -10米),称为4A (又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。
X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为9—10A的分子筛晶体,称为13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为10X(又称钙X型)分子筛。
Y型 Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构,但化学组成不同(硅铝比较大)通常用于催化领域。
二、分子筛的主要特性1、物理特性:比热:约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃导热系数(脱水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃水吸附热:约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)2、热稳定性和化学稳定性:分子筛能承受600—700℃的短暂高温,但再生温度一般在400℃以下。
分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用;在盐溶液中能交换某些金属阳离子。
三、分子筛的特性分子筛是一类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点。
(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。
(2)对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。
(3)具有强烈的吸水性。
哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量。
3.1、基本特性:a)分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附。
b)金属阳离子易被交换。
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分子筛一、分子筛的品种型号分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。
在分子筛晶格中存在金属阳离子(如Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。
分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等.A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为4A(1A=10 -10 米),称为4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。
X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为9—10A的分子筛晶体,称为13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为10X(又称钙X型)分子筛Y型Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构,但化学组成不同(硅铝比较大)通常用于催化领域。
分子筛是一种硅铝酸盐,主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构,在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。
此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。
由于水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部,而把比孔道大得分子排斥在外,从而使不同大小形状的分子分开,直到筛分分子的作用,因而称作分子筛。
它主要用于各种气体、液体的深度干燥,气体、液体的分离和提纯,催化剂载体等,因此广泛应用于炼油、石油化工、化学工业、冶金、电子、国防工业等,同时在医药、轻工、农业、环保等诸多方面,也日益广泛地得到应用。
3A型分子筛,主要用于石油裂解气、烯烃、炼气厂、油田气的干燥,是化工、医药、中空玻璃等工业用干燥剂。
化学式:2/3K2O·1/3Na22O·AI2O3·2SiO2·.9/2H2O主要用途:1、液体(如乙醇)的干燥2、中空玻璃中的空气干燥3、氮氢混合气体的干燥4、制冷剂的干燥4A型分子筛主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料以及易变物质的干燥、氩气纯化、甲烷、乙烷丙烷的分离。
化学式:Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O主要用途:1、空气、天然气、烃完烷、制冷剂等气体和液体的深度干燥;2、氩气的制取和净化;3、电子元件和易受潮变质物质的静态干燥;4、油漆、聚脂类、染料、涂料中做脱水剂。
5A型分子筛化学式:3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O主要用途:1、天然气干燥、脱硫、脱二氧化碳;2、氮氧分离、氮氢分离,制取氧、氮和氢;3、石油脱腊、从支烃、环烃中分离正构烃。
(可再生)13XAPG 分子筛主要用于大中型空分装置原料气的净化。
中空玻璃专用分子筛系列,可以同时吸附中空玻璃中的水分和残留有机物,使中空玻璃即使在很低温度下仍然保持光洁透明,充分降低中空玻璃因为季节和昼夜温差变化所承受的强大内外压力差,彻底解决普通中空玻璃干燥剂易使普通中空玻璃膨胀或收缩导致的扭曲破碎问题,充分延长中空玻璃的使用寿命。
分子筛活化粉系列,是分子筛合成原分经过脱水后的分子筛。
它具有一定的分散性和快速的吸附速度。
主要用于涂料、油漆、树脂及相关粘合剂的添加剂。
分子筛的再生为了取得好的操作性能和尽可能长的寿命,分了筛使用一定时间后必须再生。
正确再生后的分子筛同新鲜的一样,其吸附性能和机械性能的衰减和老化是非常低的。
分子筛的再生有两种基本方法:1)改变温度,即“变温”。
它是通过加热分子筛来除去被吸附的物质。
工业上一般是用经预热的再生气加热,吹扫分子筛至200 左右,并带走脱附下来的吸附质。
2)改变相对压力,即“变压”。
一般用于气相吸附过程。
其基本方法是保持吸附剂温度不变,通过降低压力和惰性气体反吹,除去吸附质。
再生通常是同吸附逆向进行的,这可使被容纳于吸附床入口处的大部分吸附质不必通过整个床层,部分分子筛也可不与湿热气体接触,从而提高分子筛使用寿命。
再生气应尽可能干燥,否则会影响吸附效率。
5A分子筛是钙型硅铝酸盐。
均匀的孔径约为5×10-7mm,堆密度为700~800kg/m3,比表面积为750~800m2/g,孔隙率为47%,机械强度大于95%,对水分的吸附容量约为21.5%,对二氧化碳的吸附容量为1.5%,在吸附水分、二氧化碳的同时对乙炔等碳氢化合物有共吸附作用。
13X分子筛是钠型硅铝酸盐,均匀的孔径约为10×10-7mm,堆密度为600~700kg/m3,比表面积为800~1000m2/g,孔隙率为50%,机械强度大于90%,对水分的吸附容量约为28.5%,对二氧化碳的吸附容量为2.5%,在吸附水分、二氧化碳的同时对乙炔等碳氢化合物也具有共吸附作用。
两种吸附剂相比较,13X分子筛的吸附性能优于5A分子筛。
但13X分子筛的机械强度及耐磨性稍差,且制造工艺较为复杂,因而价格较高。
小型制氧机的分子筛纯化器的工作压力较高,正常压力为1.5~2.5MPa,启动压力为5.0MPa。
制氧机的运转周期短(3~6个月),加工空气通过分子筛纯化器后要求二氧化碳含量小于5×10-6即可。
所以,以往中压分子筛纯化器多数选用5A分子筛。
目前,为延长制氧机的运转周期,也改用13X分子筛作为中压纯化器的吸附剂。
大型全低压制氧机由于工作压力低(0.5~0.6MPa),分子筛对水分、二氧化碳的动吸附容量降低,且大型制氧机的运转周期长(通常为两年),要求空气净化后二氧化碳含量小于1×10-6,为了减少分子筛用量,低压分子筛纯化器全部使用13X分子筛。
一、分子筛的动吸附一般来讲极性最强的最先被吸附H2O>CmHn>CO2分子筛对不饱和分子亲和力强,炔烃>烯烃>烷烃二、吸附过程的进行吸附平衡:在一定T、P下,当脱附速度和吸附速度相等时,便达到了吸附平衡。
即达到饱和。
吸附过程的进行:传质区、平衡区、保护区。
(空分吸附塔CO2出口浓度小于1ppm)转效点:当传质区前缘开始达到吸附器出口截面时,流体流出吸附剂层被吸附组分明显增加的点。
三、吸附能力的衡量静吸附容量:再一定T和被吸附组分浓度下,每单位质量(体积)的吸附剂达到吸附平衡时所能吸附的最大量。
即吸附剂所能达到的最大吸附量与吸附剂量之比。
动吸附容量:当吸附器后刚出现吸附质时,吸附器内单位质量(体积)吸附剂的平衡吸附量。
也就是吸附剂达到转效点时的吸附量。
通常用转效时间来计算,即从流体开始接触到吸附剂层到“转效点”的时间。
动吸附容量小于静吸附容量的50-70%四、延长分子筛使用寿命几点措施:l、分子筛床层应尽量避免受气体冲击。
所以冲泄压时分层进行,设压差联锁。
2、应避免空冷塔误操作将水带进吸附塔或改进空冷塔设计。
主要存在问题3、空冷塔用循环水,水的PH值保证在7—8之间。
五、分子筛纯化系统节能降耗的几点措施1、设置预热器2、设置蓄热器3、蒸汽加热器代替电加热器。
电能属于有序能,品位高,热能属于无序能,品位低。
分子筛是一种硅铝酸盐的晶体,具有许多孔径大小均一的微孔,骨架通常带负电荷,孔道中具有平衡骨架负电荷的阳离子。
最早发现的分子筛是天然沸石,人们发现在火山口附近开采的矿石,经过加热后会产生气泡,因而称之为沸石。
20世纪30年代,美国联合碳化物公司首先人工合成了4A和13X分子筛,并将分子筛作为干燥剂应用于石化领域。
后联碳公司陆续发现了Y型分子筛等,并将之应用于催化领域,代替以前应用的硅铝小球,使汽油产率提高15%以上,当时全世界每年原油用量4亿吨,并产生80亿美元的经济效益。
后来又陆续发现ZSM,磷铝,MS41,全硅沸石等系列分子筛,并在石油化工领域,干燥等领域取得了广泛应用。
可以这么讲,没有分子筛就没有现在的石油化工业。
现在分子筛催化是化学学科中至关重要的优先领域,是炼油和环保科学的关键技术。
分子筛具有孔径大小均一的微孔,依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子,因而被称为“分子筛”。
分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体,从而被吸附,否则被排斥。
分子筛还根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。
一般地,极性强的分子更容易被吸附。
分子筛的类型多达几十种,但目前能大规模生产并获得广泛应用的是A型、X型和Y型、M型和ZSM系列等几类。
其中,3A、4A、5A型分子筛均为8元环的孔道,4A型分子筛是一种硅铝酸钠,其微孔的表现直径约为4.2A,能吸附直径在4.2A以下的分子。
3A为用K离子交换的4A分子筛,孔径为3.8A。
5 A型分子筛为钙交换的是4A分子筛,其微孔表现直径为5.0A,能吸附5.0A以下的分子。
13X、Y和M型分子筛的主孔道为12元环,大小为10A左右。
ZSM-5为10元环孔道,是一种择型催化剂。
同时分子筛又是一种硅铝酸盐无机化合物,能够耐高温,具有良好的热稳定性,为再生提供了方便,可多次重复利用。
骨架不被微生物等分解。
由于具有以上所述优点,因此分子筛的用途广泛。
它既是一种新型的高效能选择性微孔型吸附剂,也是一类性能优异的催化剂和催化剂载体。
作为干燥剂,分子筛具有很强的干燥性能和良好的吸附性能,同时具有良好的择型作用,因此分子筛干燥剂广泛应用于石油炼制(Refining),石油化工(Petrochemical),深冷制氧(cryogenic),天然气干燥和脱硫,中空玻璃(IG),冷冻(refrigeration),变压吸附制氧,PVC塑料稳定剂,烟草行业过滤嘴,作为离子交换剂脱除放射性物质等。
近年来开发的全硅沸石亲油分子筛已开始用于环保行业处理废水和锅炉废气。
分子筛内部具有很强的电场梯度分子筛的骨架部分主要成分为硅氧四面体和铝氧四面体,由于铝的化合价是3,所以铝氧四面体AlO4中有一个氧原子的价没有得到平衡,这样就使整个铝氧四面体带有负电荷,为了保持电中性,在铝氧四面体的附近必须有带正电荷的金属离子来抵消它的负电荷。
带正电荷的金属离子和带负电荷的分子筛骨架之间产生强大的电场,从而对分子筛的吸附性能产生巨大的影响。
分子筛对极性物质的吸附能力要远远强于非极性物质,同时由于强大电场的作用,对于含有双键或大π键的物质,通过诱导极化作用,也具有相当的吸附能力。
通常阳离子所带的电荷越多,离子半径越小,产生的电场越强,对双键的诱导作用也变大,对这类物质的吸附能力也越大。
例如,5A分子筛对乙烯,丙烯等烯烃和炔烃能够进行大量吸附。
分子筛纯化器的装填和吸附根据床层设计,可以将分子筛纯化器分为三种:立式,卧式和环形。
立式床的特点为紧凑体积小,占地面积小,但气流分布容易不均匀。