Molekulární síta

Minerální adsorbenty, filtrační činidla a sušicí činidla

Molekulární síta jsou krystalické kovové hlinitokřemičitany s trojrozměrnou propojenou sítí tetraedrů oxidu křemičitého a oxidu hlinitého. Zahříváním se z této sítě odstraňuje přirozená hydratační voda, čímž vznikají rovnoměrné dutiny, které selektivně adsorbují molekuly určité velikosti.

V plynné fázi se obvykle používá síto o velikosti 4 až 8 ok, zatímco v kapalné fázi se běžně používá typ o velikosti 8 až 12 ok. Práškové formy sít 3A, 4A, 5A a 13X jsou vhodné pro specializované aplikace.

Molekulární síta, která jsou již dlouho známa pro svou schopnost sušení (dokonce až do 90 °C), prokázala v poslední době užitečnost v syntetických organických postupech, neboť často umožňují izolaci požadovaných produktů z kondenzačních reakcí, které se řídí obecně nepříznivými rovnováhami. Bylo prokázáno, že tyto syntetické zeolity odstraňují vodu, alkoholy (včetně methanolu a ethanolu) a HCl z takových systémů, jako jsou syntézy ketiminu a enaminu, esterové kondenzace a konverze nenasycených aldehydů na polyenaly.

Tabulka 1

Typ	3A
Složení	0.6 K2O: 0,40 Na2O : 1 Al2O3 : 2,0 ± 0.1SiO2 : x H2O
Popis	Forma 3A se vyrábí náhradou draselných kationtů za sodné ionty vlastní struktuře 4A, čímž se efektivní velikost pórů zmenší na ~3Å, vyjma průměru >3Å, tj.g., ethanu.
Hlavní aplikace	Komerční dehydratace nenasycených uhlovodíkových proudů, včetně krakovaného plynu, propylenu, butadienu, acetylenu; sušení polárních kapalin, jako je methanol a ethanol. Adsorpce molekul, jako jsou NH3 a H2O z proudu N2/H2 . Považuje se za univerzální sušicí prostředek v polárních i nepolárních médiích.
Typ	4A./td>
Složení	1 Na2O: 1 Al2O3: 2.0 ± 0.1 SiO2 : x H2O
Popis	Tato sodíková forma představuje rodinu molekulových sít typu A. V případě, že se jedná o molekulové síto, je nutné, aby se v něm nacházely všechny molekuly. Efektivní otvor pórů je 4Å, takže vylučuje molekuly o efektivním průměru >4Å, např,
Hlavní aplikace	Přednostně se používá pro statickou dehydrataci v uzavřených kapalných nebo plynových systémech, např, při balení léků, elektrosoučástek a chemikálií podléhajících rychlé zkáze; odstraňování vody v tiskařských a plastových systémech a sušení nasycených uhlovodíkových proudů.Adsorbované látky zahrnují SO2, CO2, H2S, C2.H4, C2H6 a C3H6. Obecně se považuje za univerzální sušicí prostředek v polárních i nepolárních prostředích.
Typ	5A
Složení	0.80 CaO : 0.20 Na2O : 1 Al2O3: 2,0 ± 0.1 SiO2: x H2O
Popis	Dvojmocné vápenaté ionty na místě sodných kationtů dávají apertury ~5Å, které vylučují molekuly o efektivním průměru >5Å, např.g., všechny čtyřuhlíkaté kruhy a izosloučeniny.
Hlavní aplikace	Separace normálních parafinů od uhlovodíků s rozvětveným řetězcem a cyklických uhlovodíků; odstraňování H2S, CO2 a merkaptanů ze zemního plynu. Mezi adsorbované molekuly patří nC4H10, nC4H9OH, C3.H8 až C22H46, a dichlordifluormethan (freon 12®).
Typ	13X
Složení	1 Na2O: 1 Al2O3 : 2.8 ± 0.2 SiO2 : xH2O
Popis	Sodná forma představuje základnístrukturu rodiny typů X s efektivním otevřením pórů v rozsahu 910¼. Nebude adsorbovat(C4F9)3N, například.
Hlavní aplikace	Komerční sušení plynů, čištění vzdušiny (simultánní H), čištění vzduchu (simultánní H), čištění vzduchu (simultánní H).sub>2O a CO2 odstranění) a slazení kapalných uhlovodíků/zemního plynu (odstranění H2S a merkaptanu).

® Registrovaná ochranná známka společnosti E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc

Tabulka 2 Vlastnosti a charakteristika molekulových sítin

Katalogové číslo	Typ	Forma	Velikost kuliček nebo částic	Průměr částic (Å)	Hustota (lb/cu ft)	Vlhkost (%)	Eq'm. H2O kapacita (teorie)	pH (5% suspenze)	Regenerační teplota. (°C)	Max. DHads. BTU/lb H2O
208574	3A	korálek	4-8 ok	3	45-46	1.5	21	10.5	175-260	1800
208582	3A	korálek	8-12 ok	3	45-46	1.5	21	10.5	175-260	1800
208590	4A	korálek	4-8 ok	4	45	1.5	23	10.5	200-315	1800
208604	4A	korálek	8-12 ok	4	45	1.5	23	10.5	200-315	1800
208612	5A	korálek	4-8 ok	5	44	1.5	21,7	10.5	200-315	1800
208620	5A	korálek	8-12 ok	5	44	1.5	21,7	10.5	200-315	1800
208639	13X	korálek	4-8 ok	10	43	1.5	29.5	10.3	200-315	1800
208647	13X	korálek	8-12 ok	10	43	1.5	29,5	10.3	200-315	1800
233668	4A	prášek	2-3µ	4	30	< 2	28.5	10.5	200-315	1800
233676	5A	prášek	3-5µ	5	30	< 2	28	10.5	200-315	1800
283592	13X	Tr.prášek	3-5µ	10	30	< 2	33	10.5	200-315	1800

A. Regenerace (aktivace)

Regenerace v typických cyklických systémech představuje odstranění adsorbátu z molekulárního lože zahřátím a proplachováním nosným plynem. Musí se použít dostatečné teplo, aby se zvýšila teplota adsorbátu, adsorbentu a nádoby, aby se kapalina odpařila a vyrovnalo se teplo smáčení povrchu molekulového síta. Teplota lože je při regeneraci rozhodující. Pro typ 3A se obvykle používá teplota lože v rozmezí 175-260°. Tento nižší rozsah minimalizuje polymeraci olefinů na povrchu molekulových sít, pokud jsou tyto materiály přítomny v plynu. Doporučuje se pomalé zahřívání, protože většina olefinických materiálů bude odstraněna při minimálních teplotách; síta 4A, 5A a 13X vyžadují teploty v rozmezí 200-315 °C.

Po regeneraci je nutné provést ochlazení, aby se teplota molekulových sít snížila na 15° teploty zpracovávaného proudu. To se nejpohodlněji provádí použitím stejného proudu plynu jako pro ohřev, ale bez přívodu tepla. Pro optimální regeneraci by měl být tok plynu během cyklu zahřívání protiproudý k adsorpci a během chlazení souběžný (vzhledem k procesnímu proudu). Alternativně lze malá množství molekulových sít sušit bez použití čisticího plynu zahříváním v peci s následným pomalým chlazením v uzavřeném systému, jako je například exsikátor.

Tabulka 3 Běžné molekuly a jejich kritické průměry.

Molekula	Kritický diam. (Å)	Molekula	Kritický diam.(Å)
Helium	2,0	Propylen	5.0
Vodík	2.4	Etylmerkaptan	5,1
Acetylen	2.4	1-buten	5,1
Kyslík	2.8	trans-2-buten	5.1
Oxid uhelnatý	2.8	1,3-butadien	5,2
Oxid uhličitý	2.8	Chlorodifluormethan (freon 22®)	5,3
Dusík	3.0	Tiofen	5,3
Voda	3.2	Isobutan k isodokosanu	5.6
Amoniak	3,6	Cyklohexan	6.1
Sulfid vodíku	3.6	Benzen	6,7
Argon	3,8	Toluen	6.7
Methan	4.0	p-Xylen	6,7
Etylen	4.2	Tetrachlormethan	6.9
Etylénoxid	4,2	Chloroform	6.9
Ethan	4,4	Neopentan	6.9
Methanol	4.4	m-Xylen	7.1
Methylmerkaptan	4,5	o-Xylen	7.4
Propan	4,9	Triethylamin	8.4
n-butan až n-dokosan	4.9

^® Registrovaná ochranná známka společnosti E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc.