分子ふるい

鉱物吸着剤、濾過剤、および乾燥剤
分子ふるいは、シリカとアルミナの四面体が三次元的に相互接続したネットワーク構造を持つ結晶性金属アルミノケイ酸塩です。このネットワークから加熱によって天然の結晶水が除去され、特定のサイズの分子を選択的に吸着する均一な空洞が生成されます。
気相用途では通常4~8メッシュのふるいが使用され、液相用途では8~12メッシュのふるいが一般的です。3A、4A、5A、13Xのふるいの粉末状製品は、特殊な用途に適しています。
分子ふるいは、その優れた乾燥能力(90℃まで対応可能)で古くから知られていますが、近年では有機合成プロセスにおいても有用性が実証されており、一般的に不利な平衡状態にある縮合反応から目的生成物を単離することを可能にする場合が多くあります。これらの合成ゼオライトは、ケチミンやエナミンの合成、エステル縮合、不飽和アルデヒドからポリエナールへの変換といった系から、水、アルコール類(メタノールやエタノールを含む)、および塩酸を除去することが示されています。

タイプ 3A
構成 0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ± 0.1SiO2 : x H2O
説明 3A型は、4A構造の固有のナトリウムイオンをカリウムカチオンに置換することによって作られ、有効細孔サイズを約3Åに縮小し、直径が3Åを超えるもの(例えばエタン)を除外します。
主な用途 不飽和炭化水素流(分解ガス、プロピレン、ブタジエン、アセチレンなど)の商業的な脱水、メタノールやエタノールなどの極性液体の乾燥。N2/H2混合ガス流からのNH3やH2Oなどの分子の吸着。極性媒体および非極性媒体における汎用乾燥剤として用いられる。
タイプ 4A
構成 1 Na2O: 1 Al2O3: 2.0 ± 0.1 SiO2 : x H2O
説明 このナトリウム型は、分子ふるいのA型ファミリーに属する。有効細孔径は4Åであり、有効直径が4Åを超える分子(例えばプロパン)は排除される。
主な用途 密閉された液体または気体システムにおける静的脱水、例えば医薬品、電子部品、腐敗しやすい化学薬品の包装、印刷およびプラスチックシステムにおける水分除去、飽和炭化水素流の乾燥などに適しています。吸着種には、SO2、CO2、H2S、C2H4、C2H6、C3H6などがあります。一般的に、極性媒体および非極性媒体における万能乾燥剤として考えられています。
タイプ 5A
構成 0.80 CaO : 0.20 Na2O : 1 Al2O3: 2.0 ± 0.1 SiO2: x H2O
説明 ナトリウム陽イオンの代わりに二価のカルシウムイオンが存在すると、約5Åの開口部が形成され、有効直径が5Åを超える分子(例えば、すべての4炭素環や同族化合物)を排除する。
主な用途 分岐鎖炭化水素および環状炭化水素からノルマルパラフィンを分離する。天然ガスからH2S、CO2、メルカプタンを除去する。吸着される分子には、nC4H10、nC4H9OH、C3H8~C22H46、およびジクロロジフルオロメタン(フレオン12®)が含まれる。
タイプ 13X
構成 1 Na2O: 1 Al2O3 : 2.8 ± 0.2 SiO2 : xH2O
説明 ナトリウム型は、910¼の範囲の有効細孔開口部を持つタイプXファミリーの基本構造を表しています。例えば、(C4F9)3Nは吸着しません。
主な用途 商業用ガス乾燥、空気プラント供給原料の精製(H2OとCO2の同時除去)、および液化炭化水素/天然ガスの脱硫(H2Sとメルカプタンの除去)。

投稿日時:2023年6月16日