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分子筛催化剂及其作用机理、关于变压吸附空气分离分子筛制氧原理

发布时间:2021-01-22
发布者:5A分子筛
浏览次数:28

分子筛和干燥剂的区别


分子筛:具有网状结构的天然或人工合成的化学物质。 分子筛是结晶状态的硅酸盐或硅酸铝,硅四面体或硅酸铝四面体通过氧桥键连接,构成分子尺度巨细(一般为0.3~2.0 nm  )的细孔和空洞系,然后具有筛分分子的特性。

干燥剂又称为吸附剂,在防潮、防霉方面发挥干燥效果,根据吸附方式和反应产品物理吸附干燥剂和化学吸附干燥剂。

分子筛干燥剂:人工合成的对水分子具有强吸附性的干燥剂制品。 分子筛孔径巨大的克是通过加工工艺操作的,不仅可以吸附水蒸气,还可以吸附其他气体。

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即使在230以上的高温下也能很好地容纳水分子。


关于变压吸附空气分离分子筛制氧原理


空气中的主要成分是氮和氧。 修订了通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂,使氮和氧分离产生氧的适当方法。 氮和氧都有四极矩,但氮的四极矩(0.31 )远大于氧(0.10 ),因此氮在沸石分子筛上的吸附能力比氧(氮的相互作用)和分子筛表面离子强。 因此,空气在压力下通过含有沸石分子筛吸附剂的吸附床时,氮气被分子筛吸附,氧气浓度降低,富于气相地从吸附床流出。 把氧气和氮气分离得到氧气。 的双曲馀弦值。 分子筛吸附氮气直到接近饱和时,空气停止,吸附床的压力降低。 分子筛上吸附的氮被解吸,分子筛被再生再利用。 两个以上的吸附床交替切换,可以连续产生氧气。

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氩气和氧气的沸点接近,难以分离它们,在气相中丰富存在。 因此,变压吸附氧发生器通常只得到浓度为90%到95%的氧(氧的极限浓度为95.6%,其馀为氩气),氧浓度为99.5%以上。 低温空气分离装置。

变压吸附式空间氧发生器也称为变氧,工艺概述由上述原理可知,变压吸附空气分离氧设备的吸附床至少需要包括两个操作步骤:吸附和解吸。 因此,在只有一个吸附床的情况下,产物的氧是间歇性得到的。 为了连续得到产品气体,通常在氧发生器上设置2个以上的吸附床,从节能和顺畅运转的观点出发,设定更为必要的辅助步骤。 各吸附床经过吸附、正向压力释放、排出或减压再生、冲洗位移及压力平衡工序,定期地反复操作。 同时,各吸附床处于不同的操作步骤,在计算机的控制下切换时机,使多个吸附床相互配合,时间步骤交错,使压力摆动吸附装置顺利运行,可连续获得产品气体。 根据解吸方法,变压吸附氧可分为1、PSA过程:压力吸附(0.2~0.6MPa  )、大气压解吸2个过程。 小投资、设备简单,但能耗高,适合小规模制氧。

分子筛催化剂及其作用机理、关于变压吸附空气分离分子筛制氧原理


VPSA工艺:常压吸附或比常压(0~50KPa  )稍高,进行真空解吸。 设备虽然复杂,但效率很高。 适用于耗电量低、氧气产量高的场合。 关于实际的分离过程,也必须考虑空气中的其他微量成分。 二氧化碳和水对典型吸附剂的吸附能力通常远远大于氮和氧的吸附能力。 可将适当的吸附剂添加到吸附床中(或使用氧吸附剂本身),进行吸附除去。 氧工厂需要的吸附塔的数量取决于氧生产规模、吸附剂性能和工艺设定修订构想。 多塔运行运行稳定性相对较好,但设备投资高。 目前的趋势是使用高效氧吸附剂将吸附塔的数量控制在最小限度,以短的运行周期提高工厂效率,尽量节约投资。


分子筛催化剂及其作用机理


1、分子筛的概念:分子筛为结晶型硅铝酸盐,具有均匀的细孔结构。

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分子筛含有很多结晶水,加热时可以气化去除,所以也称为沸石。 自然界中存在的通称沸石,人工合成的叫做分子筛。 这些化学组成可以用Mx/n[(AlO2)x表示吗? 是什么? ZH2O式中的m为金属阳离子,n为其价数,x为AlO2的分子数,y为SiO2分子数,z为水分子数,由于AlO2带负电荷,因此金属阳离子的存在可以使分子筛保持电中性。 在金属离子的化学键合价n=1时,如果m的原子数是与Al的原子数相等的n=2,则m的原子数是Al的原子数的一半。 常用的分子筛主要为方钠型沸石,例如为a型分子筛的x型、y型分子筛等八面型沸石; 丝光型沸石(-M型) ZSM-5等高硅型沸石。 分子筛在各种酸性催化剂中可以提供高活性和异常选择性,并且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年来在工业上应用广泛,特别是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,三个层次:分子筛的结构特征可以分为四个方面,三个不同的结构层次。 第一个结构层最基本的结构单元硅氧烷四面体(SiO4)和铝氧烷四面体(AlO4)构成分子筛的骨架。 邻接的四面体通过氧桥连接成环状。 环是分子筛结构的第二层,由形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。 环是分子筛的通道节流孔,对分子通过起着筛分作用。 氧环通过氧桥相互连接,形成具有三维空间的多面体。 各种多面体是分子筛结构的第三层。 多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。 笼子有笼、八面沸石笼、笼、笼等。 (2)分子筛笼:笼: a型分子筛骨架结构的主要孔,为由12个四元环、8个六元环和6个八元环组成的二十六面体。 筐的平均孔径为1.14nm,空洞体积为760[]3。 笼的最大窗孔为八元环,孔径为0.41nm。 八面沸石笼:构成x型和y型分子筛骨架的主要孔,为由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体,笼的平均孔径为1.25nm,空洞体积为850[]3。 最大孔窗为十二元环,孔径为0.74nm。 八面沸石笼也被称为超笼。 笼:主要用于构成a型、x型和y型分子筛的骨架结构,是最重要的孔,其形状宛如与刨顶有关的正八面体,空洞体积为160[]3,窗孔径约为0.66nm,只允许NH3、H2O等尺寸小的分子进入。 另外还有六方柱笼和笼,这两种笼体积小,一般分子不能进入笼中。 不同结构的笼子通过氧桥相互连接形成不同结构的分子筛,主要为a型、x型、y型。 (3)一些代表性的分子筛a型分子筛与NaCl的立方晶系结构相似。 将NaCl晶格中的Na和cl全部置换为笼,用笼连接邻接的笼,得到了a型分子筛的晶体结构。 8个笼连接形成一方的钠石结构,用笼桥连接,得到a型分子筛结构。 中心有一个大笼。 笼间的通路有八元环窗,因其直径为4,所以称为4A分子筛。 4A分子筛上70%的Na如果是Ca2交换的话,八元环增加到5,相应的沸石被称为5A分子筛。 相反,如果70%的Na进行k交换,则八元环孔径缩小为3,相应的沸石称为3A分子筛。 x型和y型分子筛类似于金刚石的密炉六方晶系结构。 以笼为结构单元,用六方柱笼代替金刚石碳原子的结点连接相邻的2个笼时,即用4个六方柱笼连接5个笼,其中一个位于中心,其馀4个笼位于正四面体顶点时,形成八面体沸石型的晶体结构。
用这种结构继续连接,可以得到x型和y型的分子筛结构。 在该结构中,由笼和六方柱笼组成的大笼为八面沸石笼,它们通过的窗孔为十二元环,其平均有效孔径为0.74nm,这就是x型和y型分子筛的孔径。 这两种型号的不同主要是Si/Al比不同,x型为1~1.5的y型为1.5~3.0。 丝光沸石型分子筛的结构是没有笼子的层状结构。 结构中包含很多五元环,成对相连,各对五元环通过氧桥与另一对相连。 连接处形成四元环。 这种结构单元进一步连接形成层状结构。 层有八元环和十二元环,后者呈椭圆形,平均直径为0.74nm,为丝光沸石的主孔道。 这个细孔是一维的,即直通道。 高硅ZSM(Zeolite  Socony  Mobil  )型沸石分子筛这种沸石有一个系列,应用广泛的是ZSM-5,结构与其相同的是ZSM-8和ZSM-11。 另一组是ZSM-21、ZSM-35、ZSM-38等等。 ZSM-5常被称为高硅型沸石,其Si/Al比高达50以上,ZSM-8高达100,这种分子筛也显示了拒水的特性。 这些结构单位与丝光沸石相似,由成对的五元环组成,没有笼状空洞,只有通道。 ZSM-5有两组交叉的通道,一个直通,另一个字体相互垂直,都由十元环形成。 通道为椭圆形,其窗口直径为(0.55-0.60)nm。 属于高硅族的沸石还有全硅型的Silicalite-1,结构与ZSM-5相同,Silicalite-2与ZSM-11相同。






文章来源:5A分子筛

文章标题:分子筛催化剂及其作用机理、关于变压吸附空气分离分子筛制氧原理

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