モレキュラーシーブ 3a 4a 5a 13x の違いは何ですか

モレキュラーシーブとは？

モレキュラーシーブは、原子が明確なパターンで配置されている合成結晶ゼオライトです。 内部には、均一なサイズの小さな細孔によって相互接続された多くの空洞があります。 これらの細孔は、同じサイズまたはより小さいサイズの分子のみを受け入れてキャビティに通過させることができるため、モレキュラーシーブという名前が付けられています。

水蒸気吸着特性は、シリカゲルのそれとは大きく異なります。 モレキュラーシーブ 周囲の空気の相対湿度が大幅に上昇する前に、最大約 20 重量% の水を吸収できます。 さらに増加すると、相対湿度が大幅に上昇します。

これらの特性により、モレキュラーシーブは非常に低い露点 (吸着水の 50 重量% に対して -10°C) を維持することができます。 また、この材料は水蒸気を急速に吸着する能力も備えており、90°C までの高温で高い吸着効率を維持することができます。

モレキュラーシーブはアルミノケイ酸塩無機化合物で、高温に耐えることができ、熱安定性に優れているため、再生が便利で、何度も再利用できます。 骨格は微生物等によって分解されない。 モレキュラーシーブの骨格部分の主成分は、ケイ素-酸素四面体とアルミニウム-酸素四面体です。 アルミニウムの価数は 3 であるため、アルミニウム-酸素四面体 AlO4 の XNUMX つの酸素原子の価数はバランスが取れておらず、アルミニウム-酸素四面体全体が束縛されています。 負電荷を持っています。 電気的中性を維持するために、酸化アルミニウム四面体の近くに正に帯電した金属イオンが存在し、その負電荷を相殺する必要があります。 正電荷を帯びた金属イオンと負電荷を帯びたモレキュラーシーブ フレームワークとの間に強い電界が発生し、モレキュラーシーブの吸着性能に大きな影響を与えます。 極性物質に対するモレキュラーシーブの吸着能力は、非極性物質の吸着能力よりもはるかに強力です。 同時に、強い電場の影響により、二重結合や大きなπ結合を含む物質は、誘起分極による吸着能力も大きくなります。 一般に、陽イオンが持つ電荷が多いほど、イオン半径が小さくなり、発生する電場が強くなり、二重結合への誘導効果が大きくなり、そのような物質の吸着容量が大きくなります。

モレキュラーシーブは化学工業で固体吸着剤として使用され、吸着された物質は脱着でき、モレキュラーシーブは使用後に再生できます。 また、ガスや液体の乾燥、精製、分離、回収にも使用されます。 1960年代から石油精製業界で分解触媒として使用され、現在では触媒プロセスに応じた様々なモレキュラーシーブ触媒が開発されています。モレキュラーシーブには天然ゼオライトと合成ゼオライトの1000種類があります①。ほとんどの天然ゼオライトは、海洋または湖沼環境における火山凝灰岩と凝灰質堆積岩の反応によって形成されます。 現在、35種類以上のゼオライト鉱石があり、そのうち1950種類がより重要であり、一般的なものはクリノプチロライト、モルデナイト、エリオナイト、チャバザイトです。 主に米国、日本、フランスなどの国に分布しており、中国でも多数のモルデナイトとクリノプチロライトの鉱床が発見されています。日本は天然ゼオライトの採掘量が最も多い国です。合成ゼオライトは XNUMX 年代から使用されています。

ゼオライトモレキュラーシーブの一般的なタイプは何ですか

モレキュラーシーブは、3A、4A、5A、および 13X の XNUMX つの主要なジェネリック形式で入手できます。 それぞれの形態には独自の特性と用途があり、いずれも水を吸着する極性を保持しています。

異なる細孔サイズによると、モレキュラーシーブは3A、4A、5A、および13Xとして定義されます。 それらは、化学、電子、石油化学、天然ガス産業などに適用されます。

3A、4A、5A、13Xの化学式

3A：2/3K₂O1₃·Na₂₂O·Al₂O₃·2SiO₂.·4.5H₂O

4A：Na₂O・Al₂O₃・2SiO₂・4.5H₂O

5A：3/4CaO1/4Na₂OAl₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O

13X：ナ₂O・Al₂O₃・2.45SiO₂・6.0H₂0

モレキュラーシーブの働きは、その細孔の大きさに関係しています。 それらの細孔サイズは 0.3nm/ 0.4nm/ 0.5nm です。 これらの細孔は、それよりも小さい分子を吸着することができ、大きくなるほど吸着容量が大きくなります。 そして、それが吸着できる分子の種類を決定するのは、さまざまな細孔サイズです. つまり、0.3A MS では 3 nm 未満の分子サイズのみが吸着されます。 図４Ａおよび５Ａもこの原則に従う。 単一モレキュラーシーブは、乾燥剤として使用される場合、その重量の最大 4% の水分を吸着できます。

モレキュラーシーブの違い 3a 4a 5a 13x

3Aモレキュラーシーブ m水を吸着し、主に石油分解ガス、オレフィン、精製ガス、油田ガスの乾燥に使用され、化学、製薬、断熱ガラス、その他の産業の乾燥剤としても使用されます。 主に液体（エタノールなど）の乾燥、断熱ガラスの空気乾燥、窒素・水素混合ガス乾燥、冷媒乾燥などに使用されます。

4Aモレキュラーシーブ 主に、天然ガス、各種化学ガス、液体、冷媒、医薬品、電子データ、揮発性物質の乾燥、アルゴンの精製、メタン、エタン、プロパンの分離に使用されます。 主に、空気、天然ガス、炭化水素、冷媒などの気体および液体の深い乾燥に使用されます。 アルゴンの調製と精製; 電子部品および腐りやすい材料の静的乾燥; 塗料、ポリエステル、染料、塗料の脱水剤

5Aモレキュラーシーブ 主に天然ガスの乾燥、脱硫、二酸化炭素の除去に使用されます。 酸素、窒素および水素を調製するための窒素および酸素の分離。 分岐炭化水素および環状炭化水素から通常の炭化水素を分離するための石油脱ろう。 ただし、再生可能な 5A モレキュラーシーブの大きな比表面積と極性吸着により、水と残留アンモニアの深い吸着を実現できます。 分解された窒素と水素の混合物は乾燥機に入り、残留水分やその他の不純物が除去されます。 精製装置は二重吸着塔を採用し、一方は乾燥アンモニア分解ガスを吸収し、他方は再生の目的を達成するために加熱された状態（通常300〜350）で水分と残留アンモニアを脱着します

13X分子ふるい、ナトリウム X 型モレキュラーシーブとしても知られ、一定の塩基性を持ち、固体塩基のクラスに属するアルカリ金属アルミノケイ酸塩です。 3.64A はどの分子でも 10A 未満です。13x モレキュラーシーブは、主に空気分離ユニットでのガス精製に使用され、水と二酸化炭素を除去します。天然ガス、液化石油ガス、液体炭化水素の乾燥と脱硫。 一般ガス深乾。

3A モレキュラーシーブから 5A と 4A はどのように作られるのですか?

これは、4A (ゼオライト タイプ A のナトリウム型) のモレキュラー シーブ構造のナトリウム イオンをカリウム イオンに置換することによって得られるため、有効な細孔サイズは 3 Å に縮小されます。 3Aモレキュラーシーブは、主に石油分解ガス、オレフィン、精製ガス、油井ガス、化学工業、薬局、断熱ガラス、液体乾燥（アルコール）、断熱ガラス、窒素と水素の混合ガス乾燥、乾燥剤乾燥、冷媒の乾燥剤として使用されます3Aモレキュラーシーブで3Å以下の水分や分子を吸着。

この形態から、ナトリウムイオンをカリウムイオンおよびカルシウムイオンにそれぞれ交換して、細孔サイズ３Åおよび５Åのふるいが得られる。 3Aモレキュラーシーブは、より湿ったNHを吸着できます₃、H₂S、SO₂、二酸化炭素、C₂H₅ああ、C₂H₆、C₂H₄ および4A以下の他の分子。 4Aモレキュラーシーブは、主に天然ガス、ほとんどの種類のガスと液体、冷媒、医薬品、デジタル機器、揮発性物質の乾燥用であり、アルゴン精製とメタン、エタン、プロパンの分離も可能です。 他の用途には、塗料、ポリエステル、染料、およびコーティングの脱水剤である、空気および炭化水素の深部乾燥が含まれます。

4Aのモレキュラーシーブ構造のナトリウムイオンをカルシウムイオンに置換したもので、有効細孔径を5Åまで大きくすることができます。 5Aモレキュラーシーブは、細孔よりも小さな分子を吸着できます。 3Aと4Aの特徴に加えて、5AもCを吸着することができます₃-C₄ n-アルカン、塩化エチル、臭化エチル、ブタノールなど。また、n-異性体炭化水素の分離、圧力スイング吸着、水と二酸化炭素の共吸着に使用できます。 5Aモレキュラーシーブの主な用途は、天然ガスの乾燥、硫黄とCO2の吸着、窒素と酸素の分離、酸素、窒素、水素の生産です。 また、石油の脱ロウ、分岐および環状炭化水素からの通常の炭化水素の分離も、5A の 5 つの専門分野です。 300Aの再生に関しては、その大きな比表面積と吸着容量が、水とアンモニアへの深い吸着に貢献します。 分解された炭化水素は乾燥機に入り、残りの水分やその他の不純物が除去されます。 精製装置は、350 つの吸着塔で構成されています。 乾燥アンモニア分解ガス用と再生条件（通常XNUMX～XNUMX℃）での水分・残留アンモニア用です。

13Xモレキュラーシーブは、タイプXモレキュラーシーブとも呼ばれます。 これはゼオライト X のナトリウム型であり、その細孔はゼオライト タイプ A (4A のモレキュラーシーブ) よりも大きくなっています。 これは、特定のアルカリ度を持ち、固体アルカリのクラスに属するアルカリ金属アルミノケイ酸塩です。 その細孔サイズは 10 Å で、3.64 Å ～ 10 Å の分子サイズを吸着できます。 13Xの主な用途は、空気分離装置での水分と二酸化炭素の吸着によるガス精製、天然ガス、LNG、液体炭化水素の乾燥と脱硫、通常ガスの深乾です。 また、触媒担体、水と二酸化炭素の共吸着、水とHの共吸着としても使用できます。₂Sガス。

その他のあまり一般的でないタイプのモレキュラーシーブは、モレキュラーシーブ 10X です。モレキュラーシーブ 8X は、XNUMXA の細孔サイズを持ち、ガスと液体の乾燥と脱硫、および芳香族炭化水素の分離に使用されます。 他のゼオライトで設計された、より具体的なモレキュラーシーブも見つけることができます。 モレキュラーシーブは、さまざまな形状と粒子サイズで入手できますが、最も一般的な形態は球体とペレットです。 球体には、充填密度がペレットよりも高いなどのいくつかの利点があるため、同じ体積でより多くの製品を充填し、吸着剤のライフサイクルを延ばします. また、鋭利なエッジがないため、摩耗に対する耐性が高く、その結果、微細な形成が少なくなり、ベッド内の圧力損失の増加を回避できます。