13X分子篩
分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，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(nèi)部，并對極性分子和不飽和分子具有優(yōu)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。由于分子篩具有吸附能力高，熱穩(wěn)定性強等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點，使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用。 狹義上講，分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2.0 nm）的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性。然而隨著分子篩合成與應(yīng)用研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類分子篩，并且分子篩的骨架元素（硅或鋁或磷）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2 nm以上，因此分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩；按孔道大小劃分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。由于具有較大的孔徑，成為較大尺寸分子反應(yīng)的良好載體，但介孔材料的孔壁為非晶態(tài)，致使其水熱穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性尚不能滿足石油化工應(yīng)用所需的苛刻條件。 由于含有電價較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水，水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部中來，而把比孔道大的分子排斥在外，因而能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點不同的分子，飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。目前分子篩在冶金、化工、電子、石油化工、天然氣等工業(yè)中廣泛使用。 特點 分子篩吸濕能力極強（因此被廣泛的用作干燥劑），用于氣體的純化處理，保存時應(yīng)避免直接暴露在空氣中。存放時間較長并已經(jīng)吸濕的分子篩使用前應(yīng)進行再生。分子篩忌油和液態(tài)水。使用時應(yīng)盡量避免與油及液態(tài)水接觸。工業(yè)生產(chǎn)中干燥處理的氣體有，空氣，氫氣，氧氣，氮氣，氬氣等.用兩只吸附干燥器并聯(lián)，一只工作，同時另一只可以進行再生處理。相互交替工作和再生，以保證設(shè)備連續(xù)運行。干燥器在8-12℃下工作，在加溫至350℃下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。分子篩對某些有機氣相反應(yīng)具有良好的催化作用。 又稱泡沸石或沸石，是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽，其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道，孔徑為分子大小的數(shù)量級，它只允許直徑比孔徑小的分子進入，因此能將混合物中的分子按大小加以篩分。故稱分子篩。早在200多年前，B.克龍施泰特首個把鋁硅酸鹽命名為泡沸石，化學組成通式為 式中M與n是金屬離子及其價數(shù)；x是二氧化硅的分子數(shù)；y是水的分子數(shù)；p是鋁的原子數(shù)；q是硅的原子數(shù)。分子篩在化學工業(yè)中作為固體吸附劑，被其吸附的物質(zhì)可以解吸，分子篩用后可以再生。還用于氣體和液體的干燥、純化、分離和回收。20世紀60年代開始，在石油煉制工業(yè)中用作裂化催化劑，現(xiàn)在已開發(fā)多種適用于不同催化過程的分子篩催化劑。 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?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)而形成。目前已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦，較為重要的有35種，常見的有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國，中國也發(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床，日本是天然沸石開采量最多的國家。 ②因天然沸石受資源限制，從20世紀50年代開始，大量采用合成沸石（見表）。 商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)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4?。含Na+的A型分子篩記作Na-A，若其中Na+被K+置換，孔徑約為3?，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5?，即為5A型分子篩。 詳細介紹 3A分子篩 3A分子篩是指鉀A型硅鋁酸鹽，3A分子篩能吸附臨界直徑不大于3A的分子，工業(yè)上常用于不飽和碳氫化合物氣體(如乙烯、丙烯、丁二烯等）的干燥，極性液體(如乙醇等)的干燥，是石油、化工行業(yè)中氣液相深度干燥、精煉、聚合所必須的干燥劑。 4A分子篩 4A分子篩是指鈉A型硅鋁酸鹽，4A分子篩能吸附臨界直徑不大于4A的分子，可以吸附水、甲醇、乙醇、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯等，凡可吸附于3A型分子篩上的分子，都能吸附于4A型。 5A分子篩 5A分子篩是指鈣A型硅鋁酸鹽。5A分子篩能吸附臨界直徑不大于5A的分子，凡可吸附于3A及4A型分子篩的分子，都能吸附于5A型?？赏ㄟ^選擇性吸附過程而從支鏈烴及環(huán)狀怪中分離出正構(gòu)烷豎。目前在工業(yè)上用于大規(guī)模的正異構(gòu)烷怪分離過程。5A分子篩亦可用于變壓吸附制氫。 13X分子篩 13X分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽。鈉鹽形式的13X分子篩有效孔徑為10埃，吸附不大于10埃的分子，可用于催化劑載體、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氫氣體共吸附，主要應(yīng)用于醫(yī)藥和空氣壓縮系統(tǒng)的干燥。
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