分子篩是工業(yè)煉油、煉氣、煉液的基礎(chǔ)原料，在很多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可以從以下方面認(rèn)識分子篩行業(yè)：

一、分子篩簡介

分 子 篩 是 一 類 無 機(jī) 非 金 屬 多 孔 晶 體 材 料 ， 其 化 學(xué) 通 式 為M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中 M 代表金屬陽離子，如 Li+、K+、Na+、Ca2+、Ba2+、Ce3+等，n 為陽離子的價態(tài)，x 為硅鋁比（SiO2 和 Al2O3 的分子比），y 為水分子數(shù)。

1、分子篩的結(jié)構(gòu)分子篩的結(jié)構(gòu)特征可分為以下幾個層次：

①分子篩z基本的結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體（SiO4）和鋁氧四面體（AlO4），相鄰的四面體通過共享氧原子按不同方式連接組成多元氧環(huán)，按成環(huán)的氧原子數(shù)劃分，有四元氧環(huán)、六元氧環(huán)、八元氧環(huán)、十元氧環(huán)、十二元氧環(huán)等次級結(jié)構(gòu)單元，氧環(huán)通過氧橋相互聯(lián)結(jié)，進(jìn)而形成各種各樣構(gòu)形的三維多面體；

②三維多面體是中空的籠狀，故又稱為“籠”，根據(jù)形狀的不同，籠可以分為 α、β、γ、六方柱、八面沸石等類型的籠結(jié)構(gòu)，如：α 籠是由 12 個四元環(huán)、8個六元環(huán)和 6 個八元環(huán)組成的二十六面體；

③各種形式的籠以不同方式進(jìn)行聯(lián)結(jié)，從而形成各種微觀骨架結(jié)構(gòu)的分子篩，根據(jù)國際分子篩協(xié)會（International Zeolite Association,IZA）的統(tǒng)一分類命名，按微觀骨架結(jié)構(gòu)分子篩可分為 LTA 型、FAU 型等，目前全球大約有 253 種分子篩結(jié)構(gòu)類型。

2、分子篩的分類

除了根據(jù)結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分類外，分子篩還可以根據(jù)其他特征進(jìn)行分類：

①分子篩按照硅鋁比的不同，行業(yè)內(nèi)一般分為 A  型（硅鋁比 1.5~2.0）、X型（硅鋁比 2.1~3.0）、Y 型（硅鋁比 3.1~6.0）、絲光沸石（M 型，硅鋁比 9~11）、和高硅型沸石（硅鋁比>10，如 ZSM-5）分子篩等。A 型和 X 型是通常用作吸附分離材料的分子篩類型，從結(jié)構(gòu)類型上，A 型分子篩屬于 LTA 型，X 型分子篩屬于 FAU 型。分子篩骨架結(jié)構(gòu)間構(gòu)成了很多排列整齊的孔道和空腔，這些孔道和空腔具有不同的孔徑，根據(jù)不同晶體結(jié)構(gòu)分子篩孔徑的大小，A  型和 X  型分子篩可以進(jìn)一步細(xì)分如下：

②根據(jù)離子交換類型角度，可以分為鉀分子篩、鈉分子篩、鈣分子篩、鋰分子篩或多元陽離子分子篩等。分子篩由硅氧四面體（SiO4）和鋁氧四面體（AlO4）構(gòu)成的晶格中存在陽離子（如 K、Na、Ca、Li 等），以平衡四面體中多余的負(fù)電荷。根據(jù)這些陽離子的類型，分子篩可以分類為鉀分子篩、鈉分子篩、鈣分子篩、鋰分子篩等，通過調(diào)節(jié)陽離子的類型及比例，可改變分子篩的孔徑、j性、酸性等特征。例如， 13X  型分子篩中的陽離子一般為鈉離子，可以利用鋰鹽進(jìn)行改性，將鈉離子替換成鋰離子，從而制成鋰-X 型分子篩，也就是鋰分子篩。

③分子篩按照骨架元素組成，可分為硅鋁類分子篩（也就是通常所說的沸石分子篩）、磷鋁類分子篩、鈦硅類分子篩和其它雜原子類分子篩。分子篩的研究z初開始于硅鋁酸鹽，骨架元素主要為硅、鋁，隨著研究與應(yīng)用的深入，研究者發(fā)現(xiàn)分子篩的骨架元素也可以由磷、鈦、硼等元素取代，從而形成不同類型的分子篩族系。

3、分子篩的主要性能和作用

分子篩具有比表面積大、規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，其功能單元的孔徑、j性、酸性等特征可進(jìn)行調(diào)控，能有效分離和選擇活化直徑尺寸不同的分子、j性不同的分子、沸點不同的分子及飽和度不同的有機(jī)烴類分子，并擁有優(yōu)異的酸催化活性，以及良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。分子篩能進(jìn)行“篩分分子”和“擇形催化”，具有吸附分離、離子交換以及催化三大功能。

①吸附分離性能

分子篩空腔內(nèi)具有強(qiáng)大的庫侖場，對 H2O、NH3、H2S、CO2 和有機(jī)聚合物等高j性分子和不飽和分子具有很強(qiáng)的親和力，由于孔徑均一，只有當(dāng)分子動力學(xué)直徑小于分子篩孔徑時才能進(jìn)入孔道內(nèi)部而被吸附，所以分子篩對于氣體和液體的分離猶如篩子一樣，可根據(jù)分子大小來決定是否被吸附。分子篩優(yōu)異的吸附性能表現(xiàn)在：低濃度或低分壓吸附（分子濃度很低時也具有很強(qiáng)的吸附能力，濃度越低分子篩的優(yōu)越性越明顯）、高溫吸附（高于 100°C 仍具有較強(qiáng)的吸附能力，是w一可用的高溫吸附材料）、吸附速率快。分子篩憑借優(yōu)異的吸附、篩分功能，可廣泛用于混合物質(zhì)的分離。

分子篩的吸附是一種物理變化過程，不發(fā)生化學(xué)變化，吸附飽和后，只要將濃聚在分子篩空腔內(nèi)的小分子移除，分子篩可以恢復(fù)吸附能力，這一過程是吸附的逆過程，稱為解吸或再生。分子篩在壽命期內(nèi)可以重復(fù)使用，不影響吸附性能。

分子篩作為吸附材料，主要應(yīng)用于：工業(yè)氣體制備（制氧、制氫、制一氧化碳等）；醫(yī)用/家用制氧；石油、化工、煤化工、天然氣等行業(yè)中化學(xué)氣體/液體的分離、凈化與干燥（如正異構(gòu)烷烴的分離、二甲苯異構(gòu)體的分離，油品脫蠟、煉化重整脫氯，天然氣、液化石油氣、液態(tài)烴的干燥和脫硫，天然氣、燃料乙醇、不飽和烴及石油裂解氣的深度脫水與干燥等）；藥品、食品、電子元件、制冷劑、剎車系統(tǒng)等干燥；化學(xué)添加劑（用于油漆、涂料、橡膠、聚氨酯、中空玻璃膠條等）；環(huán)境治理與節(jié)能環(huán)保（土壤修復(fù)、Vocs 凈化）等。

分子篩作為吸附與分離材料，主要應(yīng)用領(lǐng)域和下游相關(guān)行業(yè)如下：

②離子交換性能分子篩由硅氧四面體（SiO4）和鋁氧四面體（AlO4）構(gòu)成的晶格中需要存在金屬陽離子（如 K、Na、Ca 等），以平衡四面體中多余的負(fù)電荷，這些金屬陽離子很容易與環(huán)境中的陽離子進(jìn)行交換。分子篩的離子交換一般在水溶液中進(jìn)行，分子篩可以實現(xiàn)對特定陽離子的選擇性吸附，從而應(yīng)用于核廢水中放射性陽離子的高x去除。通過離子交換，還可以改變分子篩孔徑的大小，調(diào)變分子篩內(nèi)部的電場分布，進(jìn)而調(diào)變分子篩的性能，因此，分子篩的離子交換性能也是制備和調(diào)節(jié)分子篩性能的重要手段，在許多分子篩的合成工藝中，需要用到這種離子交換的特性。分子篩作為離子交換材料，主要應(yīng)用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理。

③催化性能

分子篩具有獨特而均一的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，較強(qiáng)的酸中 心和氧化-還原活性中 心，空腔內(nèi)有能起j化作用的強(qiáng)大庫侖場，因此分子篩是性能優(yōu)異的催化劑；同時，分子篩具有的獨特空腔結(jié)構(gòu)，也是其他催化劑（如鉑、鈀等金屬催化劑）的重要載體。因此，分子篩作為催化劑，具有擇形催化的功能，并且還具有酸催化和金屬催化雙重功能的獨特優(yōu)勢。分子篩作為催化材料，主要應(yīng)用于石油煉制、石油化工、煤化工與精細(xì)化工領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)中的大量化學(xué)反應(yīng)催化過程?？傮w而言，分子篩的功能是與其結(jié)構(gòu)特點密不可分的。例如，吸附分離性能取決于分子篩的孔道和孔體積的大小；離子交換性能取決于分子篩中陽離子的數(shù)目、位置及其孔道的可通行性；催化過程中表現(xiàn)出的擇形性與分子篩的孔道尺寸、走向相關(guān)，而催化反應(yīng)中的中間產(chǎn)物以及z后產(chǎn)品與分子篩的孔道維數(shù)或其籠結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，分子篩的結(jié)構(gòu)是研究分子篩材料的基本問題。

4、分子篩的生產(chǎn)技術(shù)    

1）分子篩原粉，是將硅源、鋁源、堿源等原材料通過一定的配比進(jìn)行凝膠制備、成核、晶化、離子交換等工藝流程所制成的一種中間產(chǎn)品，是進(jìn)一步制造分子篩活化粉和成型分子篩的原料。

（2）分子篩活化粉和成型分子篩，是分子篩的兩種不同物理形態(tài)。分子篩活化粉，是由分子篩原粉經(jīng)過干燥、高溫焙燒活化等工藝流程所制成，主要用作油漆、涂料、橡膠、聚氨酯、中空玻璃膠條等的添加劑，以吸收和減少水分。成型分子篩，是將分子篩原粉、粘結(jié)劑（通常為高嶺土或棒土）、添加劑等組份通過一定比例混合、成型，經(jīng)過離子交換、活化等工藝流程所制成，具有規(guī)則的外觀形狀和一定的抗壓強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用于吸附分離、離子交換、催化等領(lǐng)域。分子篩通常就是指成型分子篩。由于工業(yè)應(yīng)用中，要求分子篩具有一定的堆積率、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)要求，因此，b須經(jīng)過成型工藝才能應(yīng)用。在分子篩的應(yīng)用中，成型分子篩占90%以上，分子篩活化粉不到10%。

合成/凝膠制備

合成是將硅源、鋁源、堿源等原材料通過一定的配比進(jìn)行合成反應(yīng)制備成凝膠。

晶化

晶化即分子篩晶體的成核、生長。公司在該環(huán)節(jié)擁有核心技術(shù)“強(qiáng)旋流連續(xù)合成技術(shù)”，可以使分子篩合成原料中的硅源和鋁源瞬時接觸，瞬間成核使分子篩的晶化時間急劇縮短，晶化時間由傳統(tǒng)水熱合成的十幾甚至幾十小時縮短至幾小時，相比于傳統(tǒng)間歇式水熱合成法，該方法使生產(chǎn)效率成倍提升，產(chǎn)能大幅提高，廣泛應(yīng)用在公司各類產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

成型

成型是將分子篩原粉和粘結(jié)劑經(jīng)焙燒成型，形成各種形態(tài)的成型分子篩?！暗吐浞鄱确肿雍Y的成型技術(shù)”采用植物膠將分子篩顆粒進(jìn)行表面處理，能有效降低了分子篩顆粒落粉度，在醫(yī)療和高j密等特殊應(yīng)用場合行業(yè)應(yīng)用較廣。

離子交換

離子交換環(huán)節(jié)要能實現(xiàn)多種陽離子的改性（鈉、鈣、鉀、鋰等），并可對離子交換度進(jìn)行調(diào)控，循環(huán)交換。動態(tài)離子交換技術(shù)可以使陽離子交換溶液緩慢穿過分子篩床層，分子篩結(jié)構(gòu)中原有的陽離子逐步被交換液的陽離子替代，z終實現(xiàn)離子交換。該技術(shù)使交換液與分子篩始終維持較高的濃度梯度，交換下來的陽離子被交換液迅速帶離，吸附有效位完全被占據(jù)，與傳統(tǒng)的間歇式離子交換法相比，生產(chǎn)效率提高，交換溶液的利用率大幅提高。

活化

活化環(huán)節(jié)在掌握各型分子篩z適宜的活化時間、溫度曲線等參數(shù)，活化設(shè)備既能充分去除分子篩晶體中的結(jié)晶水，賦予分子篩活性，同時又使分子篩形成完整的孔道結(jié)構(gòu)，z大程度保持其骨架結(jié)構(gòu)。好的分子篩活化粉的活化技術(shù)”可以使原粉在高溫脫水的過程中保持了其孔道結(jié)構(gòu)的完整性，從而吸附容量不發(fā)生明顯下降，同時提高了原粉的活化效率、j大地降低能耗。