分子筛生产工艺技术及应用简介.doc

分子筛生产工艺技术及应用简介1、分子筛简介 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，其品种达到数十种。分子筛有很大的比表面积,达3001000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。分子筛按照其用途主要分为两个大的领域：一个是作为吸附材料(吸附剂)，应用领域包括石油炼制、石油化工、煤化工、化肥、冶金、电子等行业，用做气体的分离、干燥、净化，主要品种有3A、4A、5A、13X分子筛；另一个是作为固体酸催化剂用于石油炼制和石油化工，主要品种有HZSM-5、USY等。2、分子筛生产分子筛的生产过程分为两个阶段：一个是分子筛原粉的合成；另一个就是分子筛的成型。2.1分子筛的合成分子筛是用硅的化合物（例如硅溶胶、硅酸钠等）、铝的化合物（例如活性氧化铝、铝盐等）、碱（例如氢氧化钠等）以及模板剂在水热条件下合成的，由此制备的产品称为分子筛原粉，是一种极其细小的硅铝酸盐晶体材料，晶体直径在100纳米左右，不能直接用于工业生产过程，必须加工成一定形状和大小的颗粒才具有实用价值。分子筛的合成过程需要消耗大量的基础化学品和净化水，并产生大量的废液和污水，需要配备有原水净化和污水处理装置。2.2 分子筛成型分子筛按照其用途不同需要加工成不同的形状。目前，工业上常用的分子筛有三种形状：条状、球状和微球状。其中条状和球状分子筛最为常见，广泛用做吸附剂和固定床酸催化剂。而微球状分子筛只有在流化床反应器中使用，是作为酸催化剂。分子筛成型过程的作用主要有两个：一个是将分子筛加工成一定的形状，以满足不同类型反应器的装填要求；另一个就是使得分子筛成品具有一定的强度，保证分子筛成品在使用过程中能抗拒工艺条件（如温度、压力、流体冲刷、再生等）对其结构的破坏，分子筛成品的强度越高，在使用中粉化越少，床层的压降越小，使用寿命越长。通常作为吸附剂的分子筛成品，例如3A、4A、5A、13X分子筛都是加工成不同颗粒大小的条状和球状。3、分子筛吸附剂应用领域3A分子筛3A分子筛的孔径是3A（0.3nm），主要用于吸附水，不吸附直径大于3A的任何分子，根据工业上的应用特点，分子筛具有快吸附速度、再生次数、抗碎强度及抗污染能力，提高了分子筛的利用效率并延长了分子筛的使用寿命，是石油、化工行业中气液相深度干燥、精炼、聚合所必需的干燥剂。例如1）各种液体（如乙醇）的干燥；2）空气的干燥 ；3）制冷剂的干燥 ；4）天然气、甲烷气的干燥；5）不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。4A分子筛4A分子筛的孔径为4A（0.4nm），吸附水，甲醇、乙醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯，不吸附直径大于4A的任何分子（包括丙烷），对水的选择吸附性能高于任何其他分子。是工业上用量最大的分子筛品种之一。主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料及易变物质的干燥，氩气纯化，甲烷、乙烷、丙烷的分离。5A分子筛5A分子筛的孔径为5A（0.5nm），5A分子筛可吸附小于该孔径的任何分子，一般称为钙分子筛。它除具有3A，4A分子筛所具有的功效外，还可吸附C3C4正构烷烃，氯乙烷，溴乙烷,丁醇等，可应用于正异构烃分离、变压吸附分离及水和二氧化碳的共吸附。基于5A分子筛的工业应用特点， 5A分子筛选择吸附性高、吸附速度快、特别适用于变压吸附，可适应各种大小的制氧、制氢、制二氧化碳等气体变压吸附装置，是变压吸附行业中的精品。主要用于正异构烷烃的分离，氧氮分离，化工、石油天然气、氨分解气体和其他工业气体及液体的干燥和精制。13X分子筛13X型分子筛的孔径10A（1nm），吸附小于10A 任何分子，可用于催化剂载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附，主要应用于医药和空气压缩系统的干燥，根据不同的应用有不同的专业品种。主要用于气体的干燥与净化，空分装置原料气的净化（同时去除H2O和CO2），液态碳氢化合物和天然气的脱硫（去除硫化氢和硫醇），催化剂载体。4、分子筛成型技术我们所开发的分子筛成型方法具有原料搭配合理、成型工艺简单、生产过程无三废污染等特点，所制备的分子筛成品的强度超过国家标准，属于一种高强度分子筛制备技术，具有较强的市场竞争能力。条状分子筛和球状分子筛制备工艺简介如下。条装分子筛的成型工艺流程图：球状分子筛的成型工艺流程图如下：4.1 成型设备及厂房球磨机 一台 0.51m3捏合机 一台 0.51m3挤条机 一台 200Kg/h滚球机 六台 50Kg/次；干燥炉 一台网带窑 一台设备投资 150万元左右厂房面积 1000 m2仓储面积： 视生产情况而定备注：设备投资和厂房面积只是大约值。设备投资一项中涉及到干燥炉和网带窑的价格没有明确，需要使用厂家和生产厂家协商；另外，由于各个设备是独立放置的，因此，设备将根据现有厂房布局，其使用面积只是一个大体值。 4.2 主要原料分子筛成型所用原料主要有：分子筛原粉、粘合剂、硅溶胶、净化水等。5、市场前景3A、4A、5A、13X分子筛作为吸附剂广泛应用于石油炼制、石油化工、煤化工、化肥、冶金、电子等行业，国内市