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(hào)
 

　　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(yáng)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(yáng)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(duì)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(duì)水或各種氣，液態(tài)化合物可逆吸附及脫附。
 

　　b)金屬陽(yáng)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(guò)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(duì)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(duì)于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢(shì)。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(duì)于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子極性具有很高的親和力，特別是對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(guò)硅膠，活性氧化鋁。雖然在相對(duì)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(lái)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(guò)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(yáng)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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?？箟簭?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(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中的預(yù)吸附越少，對(duì)用戶來(lái)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(huì)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(guó)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(zhǎng)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。