분자 체 3A, 4A, 5A, 13X의 차이점은 무엇인가요?

분자체란 무엇인가요?

분자 체는 원자들이 일정한 패턴으로 배열된 합성 결정질 제올라이트입니다. 내부 구조에는 균일한 크기의 작은 기공들로 서로 연결된 수많은 공동이 있습니다. 이 기공들은 분자 체와 같은 크기이거나 더 작은 분자만 받아들여 공동으로 통과시킬 수 있기 때문에 ‘분자 체’라는 이름이 붙었습니다.

이 물질의 수증기 흡착 특성은 실리카겔의 흡착 특성과는 매우 다릅니다. 분자 체 주변 공기의 상대 습도가 현저하게 높아지기 전까지, 무게 기준으로 최대 약 20%의 물을 흡착할 수 있다. 이보다 더 증가하면 상대 습도가 크게 상승한다.

이러한 특성 덕분에 분자체는 매우 낮은 이슬점(10%의 경우, 흡착된 물의 중량 기준 -50°C)을 유지할 수 있습니다. 또한 이 물질은 수증기를 신속하게 흡착할 수 있으며, 최대 90°C의 고온에서도 높은 흡착 효율을 유지할 수 있습니다.

분자체는 알루미노실리케이트 무기 화합물로, 고온을 견딜 수 있고 열적 안정성이 우수하여 재생이 용이하며 여러 번 재사용할 수 있습니다. 분자체의 골격은 미생물 등에 의해 분해되지 않습니다. 분자체 골격 부분의 주요 구성 요소는 규소-산소 사면체와 알루미늄-산소 사면체입니다. 알루미늄의 원자가가 3이므로, 알루미늄-산소 사면체 AlO4 내의 산소 원자 하나는 원자가가 불균형하여 전체 알루미늄-산소 사면체가 음전하를 띠게 됩니다. 전기적 중성을 유지하기 위해서는 알루미늄 산화물 사면체 주변에 양전하를 띤 금속 이온이 존재하여 그 음전하를 상쇄해야 합니다. 양전하를 띤 금속 이온과 음전하를 띤 분자체 골격 사이에는 강한 전기장이 발생하며, 이는 분자체의 흡착 성능에 막대한 영향을 미칩니다. 분자체의 극성 물질에 대한 흡착 능력은 비극성 물질에 대한 것보다 훨씬 더 강합니다. 동시에 강한 전기장의 영향으로 인해, 이중 결합이나 큰 π 결합을 포함하는 물질의 경우에도 유도 분극을 통해 상당한 흡착 능력을 나타냅니다. 일반적으로 양이온이 띠는 전하가 많을수록, 이온 반경이 작을수록, 생성되는 전기장이 강할수록 이중 결합에 대한 유도 효과가 커지며, 이러한 물질에 대한 흡착 능력도 더 커집니다.

분자체는 화학 산업에서 고체 흡착제로 사용되며, 흡착된 물질은 탈착될 수 있고, 분자체는 사용 후 재생될 수 있다. 또한 기체 및 액체의 건조, 정제, 분리 및 회수에도 사용된다. 1960년대부터 석유 정제 산업에서 분해 촉매로 사용되어 왔으며, 현재는 다양한 촉매 공정에 적합한 여러 종류의 분자체 촉매가 개발되었다. 분자체에는 천연 제올라이트와 합성 제올라이트의 두 가지 유형이 있다. ① 대부분의 천연 제올라이트는 해양 또는 호수 환경에서 화산 응회암과 응회질 퇴적암의 반응에 의해 형성된다. 현재 1,000종 이상의 제올라이트 광석이 있으며, 그중 35종이 중요하며, 일반적인 것으로는 클리노프틸로라이트, 모르데나이트, 에리오나이트 및 차바지트가 있다. 주로 미국, 일본, 프랑스 등지에 분포하며, 중국에서도 다량의 모르데나이트와 클리노프틸롤라이트 광상이 발견되었고, 일본은 천연 제올라이트 채굴량이 가장 많은 국가이다.② 천연 제올라이트는 자원이 한정되어 있기 때문에, 1950년대부터 다량의 합성 제올라이트가 사용되어 왔다.

제올라이트 분자 체의 일반적인 유형은 무엇인가요?

분자 체는 3A, 4A, 5A, 13X 등 네 가지 주요 일반 형태로 제공됩니다. 각 형태는 고유한 특성과 용도를 가지고 있으며, 모두 물 흡착에 있어 극성 성향을 보입니다.

기공 크기에 따라 분자체는 3A, 4A, 5A 및 13X로 분류됩니다. 이들은 화학, 전자, 석유화학, 천연가스 산업 등에 널리 활용됩니다.

3A, 4A, 5A, 13X의 화학식

3A: 2/3K₂O·1₃Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O

4A: Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O

5A: CaO 3/4, Na₂O 1/4, Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O

13X: ~에₂O·Al₂O₃·2.45SiO₂·6.0H₂0

분자 체의 작동 원리는 기공 크기와 관련이 있습니다. 분자 체의 기공 크기는 0.3nm, 0.4nm, 0.5nm입니다. 이러한 기공은 자신보다 작은 분자를 흡착할 수 있으며, 기공이 클수록 흡착 용량도 커집니다. 그리고 어떤 종류의 분자를 흡착할 수 있는지는 기공 크기에 따라 결정됩니다. 간단히 말해, 3A 분자 체는 0.3nm 미만의 분자만 흡착할 수 있습니다. 4A와 5A도 모두 이 원리를 따릅니다. 단일 분자 체는 건조제로 사용될 때 자체 무게의 최대 22%에 달하는 수분을 흡착할 수 있습니다.

분자 체 3A, 4A, 5A, 13X의 차이점은 무엇인가요?

3A 분자체 m주로 물을 흡착하며, 석유 분해 가스, 올레핀, 정유 가스 및 유전 가스의 건조는 물론, 화학, 제약, 단열 유리 및 기타 산업 분야의 건조제로 주로 사용됩니다. 주로 액체(예: 에탄올)의 건조, 단열 유리의 공기 건조, 질소와 수소 혼합 가스의 건조, 냉매 건조 등에 사용됩니다.

4A 분자체 주로 천연가스 및 각종 화학 가스·액체, 냉매, 의약품, 전자 데이터 및 휘발성 물질의 건조, 아르곤 정제, 메탄·에탄·프로판의 분리 등에 사용됩니다. 주로 공기, 천연가스, 탄화수소, 냉매와 같은 가스 및 액체의 심층 건조; 아르곤의 제조 및 정제; 전자 부품 및 부패하기 쉬운 물질의 정적 건조; 페인트, 폴리에스터, 염료 및 코팅제의 탈수제로 사용됩니다.

5A 분자체 주로 천연가스의 건조, 탈황 및 이산화탄소 제거; 산소와 질소를 분리하여 산소, 질소 및 수소를 제조하는 데 사용되며, 석유 탈왁스 공정에서 정상 탄화수소를 분지 탄화수소 및 고리형 탄화수소로부터 분리하는 데 사용됩니다. 그러나 재생 가능한 5A 분자 체는 비표면적이 넓고 극성 흡착 특성을 가지고 있어 물과 잔류 암모니아를 깊이 있게 흡착할 수 있습니다. 분해된 질소-수소 혼합물은 건조기로 유입되어 잔류 수분 및 기타 불순물을 제거합니다. 이 정제 장치는 이중 흡착탑을 채택하고 있으며, 한 탑은 건조한 암모니아 분해 가스를 흡착하고, 다른 탑은 가열된 상태(일반적으로 300~350)에서 수분과 잔류 암모니아를 탈착하여 재생 효과를 달성합니다.

13X 분자아내와 함께, 나트륨 X형 분자체라고도 불리는 이 물질은 알칼리 금속 알루미노실리케이트로, 일정한 염기성을 띠며 고체 염기류에 속합니다. 3.64A는 어떤 분자보다 10A보다 작습니다. 13x 분자체는 주로 공기 분리 설비에서 가스를 정제하여 수분과 이산화탄소를 제거하는 데 사용됩니다. 또한 천연가스, 액화석유가스 및 액체 탄화수소의 건조 및 탈황에도 사용됩니다. 일반 가스의 심층 건조.

4A 분자체에서 3A와 5A는 어떻게 만들어지나요?

이는 4A(제올라이트 A형의 나트륨 형태) 분자 체 구조 내의 나트륨 이온을 칼륨 이온으로 치환하여 얻으며, 이로 인해 유효 기공 크기가 3Å로 감소합니다. 3A 분자체는 주로 석유 분해 가스, 올레핀, 정유 가스, 유정 가스, 화학 산업, 제약, 단열 유리, 액체 건조(알코올), 단열 유리, 질소 및 수소 혼합 가스 건조, 흡습제 건조, 냉매 건조 등에서 건조제로 사용됩니다. 3A 분자체는 수분과 3Å 미만의 분자를 흡착할 수 있습니다.

이 형태를 통해, 각각 나트륨 이온을 칼륨 이온 및 칼슘 이온으로 치환하여 기공 크기가 3Å 및 5Å인 분자 체를 얻게 된다. 4A 분자 체는 수분과 NH를 흡착할 수 있다.₃, H₂S, SO₂, 이산화탄소, C₂H₅오, C₂H₆, C₂H₄ 그리고 4A에 속하는 기타 분자들. 4A 분자체는 주로 천연가스, 대부분의 가스 및 액체, 냉매, 의약품, 디지털 장비 및 휘발성 물질의 건조에 사용되며, 아르곤 정제 및 메탄, 에탄, 프로판의 분리에도 활용될 수 있습니다. 그 밖의 용도로는 공기와 탄화수소의 심층 건조, 그리고 페인트, 폴리에스터, 염료 및 코팅제에서 탈수제로서의 역할이 있습니다.

이는 4A 분자체 구조 내의 나트륨 이온을 칼슘 이온으로 치환하여 얻어지며, 이를 통해 유효 기공 크기를 5Å까지 늘릴 수 있습니다. 5A 분자체는 기공보다 작은 모든 분자를 흡착할 수 있습니다. 3A 및 4A의 특성 외에도, 5A는 C도 흡착할 수 있습니다.₃-C₄ n-알칸, 염화에틸, 브롬화에틸, 부탄올 등입니다. 또한 n-이성질체 탄화수소의 분리, 압력 변동 흡착, 물과 이산화탄소의 공동 흡착에 사용될 수 있습니다. 5A 분자체는 주로 천연가스 건조, 황 및 이산화탄소 흡착, 질소·산소 분리, 산소·질소·수소 생산에 사용됩니다. 또한, 석유 탈왁스 및 정상 탄화수소와 분지형 및 고리형 탄화수소의 분리 역시 5A의 두 가지 특화된 용도입니다. 5A의 재생과 관련하여, 5A의 큰 비표면적과 흡착 용량은 물과 암모니아에 대한 심층 흡착에 기여할 수 있습니다. 분해된 탄화수소는 이후 건조기로 이동하여 잔류 수분 및 기타 불순물을 제거합니다. 정제 장비는 두 개의 흡착탑으로 구성됩니다. 하나는 건조한 암모니아 분해 가스를 처리하고, 다른 하나는 재생 조건(일반적으로 300~350℃)에서 수분과 잔류 암모니아를 처리합니다.

13X 분자체는 X형 분자체라고도 불립니다. 이는 제올라이트 X의 나트륨 형태로, 기공 크기가 제올라이트 A형(4A 분자체)보다 큽니다. 이는 알칼리 금속 알루미노실리케이트로, 일정한 알칼리성을 띠며 고체 알칼리류에 속합니다. 기공 크기는 10Å이며, 3.64Å에서 10Å 사이의 분자를 흡착할 수 있습니다. 13X의 주요 용도는 공기 분리 장치에서 수분과 이산화탄소를 흡착하여 가스를 정화하는 것, 천연가스, LNG 및 액체 탄화수소의 건조 및 탈황, 그리고 일반 가스의 심층 건조입니다. 또한 촉매 지지체로 사용되거나, 물과 이산화탄소의 공동 흡착, 물과 수소(H)의 공동 흡착에도 활용될 수 있습니다.₂S 가스.

그 밖의 덜 흔한 분자체 종류로는 기공 크기가 8A인 분자체 10X가 있는데, 이는 기체와 액체의 건조 및 탈황, 그리고 방향족 탄화수소의 분리에 사용됩니다. 또한 다른 제올라이트를 기반으로 설계된 보다 특화된 분자체들도 있습니다. 분자 체는 다양한 형태와 입자 크기로 제공되며, 가장 일반적인 형태는 구형과 펠릿입니다. 구형은 펠릿보다 적재 밀도가 높아 동일한 부피에 더 많은 제품을 적재할 수 있어 흡착제의 수명을 연장할 수 있다는 등의 여러 가지 장점이 있습니다. 또한 날카로운 모서리가 없어 마모에 대한 저항성이 뛰어나 미세 입자의 생성을 줄여주므로, 흡착층 내 압력 강하 증가를 방지할 수 있습니다.