分子筛生产工艺技术及应用简介

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300～1000m2/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
①3A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。

②4A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。

③5A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C3—C4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。

④13X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 0.5～1m3
捏合机一台 0.5～1m3
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，国内市场的年用量在1万吨以上。

我们开发的分子筛成型技术所制备的分子筛成品由于具有强度高的特点，具有较强的市场竞争能力，如果市场开拓能力跟上，应该能产生较好的经济效益。

另外，由于本项技术用硅溶胶量较大，如果自产硅溶胶，则产品的成本方面会有一定的竞争优势。