『海川翻译组原创』沸石分子筛吸附剂在化学加工工业中的应用（上）

英文题目：Zeolite Based Molecular Sieve Adsorbents In The Chemical Process Industry
原文链接：点我
原文作者：ankur2061
翻译员ID：@YuHuan
校对员ID：@我的化学浪漫

想要订阅“海川翻译组”文章的海友请在帖子下留言我要订阅或者短消息我，出新文章时候会第一时间通知大家~

      自20世纪60年代以来，分子筛吸附剂已被稳固的确定为一种执行于包括气-气、液-液及溶液-溶质等困难分离的手段。它们多以球状、颗粒状供应，偶尔也会是粉末形式。分子筛吸附剂可以在使用一次后就停用并丢弃，但是通常的做法是在使用一段时间的周期后，对其进行再生操作，以便重复使用。它们通常被储存在待处理流股经过的圆柱体容器中。对于再生过程，此容器会使用两个或两个以上带有合适阀门的床层，这样做是为了获得连续的生产过程。作为一个单元操作，吸附剂在几个方面是独一无二的。在某些情况下，一个分离等同于上百个传质单元。在其他情况下，分子筛吸附剂根据分子大小差异选择性地从混合物中除去某一组分，这是极不可能用任何其它方式完成的。此外，污染物可以从流股中除去，杂质浓度可以实现几乎无法检测到。分子筛吸附剂可使用于吸附数克至数吨的应用中。
      在聚焦沸石吸附剂之前，一个重要的前提是要理解吸附剂的两个基本类别，即非晶态和晶态。
非晶吸附剂：非晶吸附剂（硅胶、活性氧化铝及活性炭）的比表面积通常在200-1000m2/g范围内，但是对于某些活性炭，比表面积可以达到更高的值（高于1500m2/g）。困难之处是在某些高压区域碳往往缺乏物理强度，这限制了它们在许多实际情况中的应用。某些高比表面积材料也含有很大比例的非常小的孔隙，这使得它们不适合涉及大分子吸附的应用。
      在典型的无定形吸附剂中，孔径的分布可能非常宽，范围从几纳米到一微米不等。由于在不同孔径范围内的吸附行为会出现不同的现象，IUPAC（国际理论和应用化学联合会）建议如下分类：
微孔：直径小于2nm
中孔：直径在2-50nm之间
大孔：直径大于50nm
      这种划分在某种程度上讲是随意的，因为对吸附行为占主导地位的是被吸附分子孔径的大小，而不是绝对孔径大小。然而，一般的概念是有用的。在微孔（孔径只稍稍大于被吸附分子）中，被吸附分子从未从孔隙壁的力场中逃脱，即使它存在于孔隙的中心。这种微孔通常对小到足以渗透的分子的吸附容量起主导作用。这些孔隙中的输运可能受到空间位阻效应的严重限制，从而导致了分子筛行为的出现。
      介孔对吸附能力有一定的贡献，但其主要作用是作为通道，为较小的微孔提供通道。大孔隙对吸附能力的贡献很小，但它们通常对动力学有很大贡献。因此，它们的作用类似于高速公路的作用，使吸附分子扩散到具有最小扩散阻力的粒子上。

晶态吸附剂：晶态吸附剂指沸石及沸石的类似物，如多孔磷酸铝。它们的微孔规模取决于其晶型结构，因此几乎没有孔径分布。但是，在某些沸石中，由于可交换阳离子占据了沸石内部结构中部分堵塞孔径的位置，因此，有时可以通过离子交换实现一定程度的控制。这类材料的晶体都非常之小（1~5微米），通常由适当的粘合剂（一般是黏土）将其聚集在一起，制成大孔颗粒，有足够大的尺寸，可以直接装填至吸附容器中。因此，这类材料通常都有良好的双峰孔径分布，晶体内部的微孔结构（几十纳米）通过与晶体直径（~1微米）同一数量级的大孔网状结构连接在一起。        

干燥剂：固态干燥剂仅仅是一种吸附剂，它具有高亲水性和吸水能力，可以用于选择性分离气体（或液体）物流中的水分。因此，对一种有效的干燥剂的主要要求是高极性表面和高特异性区域（小孔）。最广泛应用的干燥剂是硅胶、活性氧化铝和富氧化铝沸石（4A或13X）。
      沸石在低分压下具有高亲水性和高吸收能力。在要求湿度非常低或要求露点非常低的情况下沸石可以作为非常有效的脱水剂。3A沸石的小孔很小，足可以除去除水分子以外的大部分分子。因此，沸石非常适用于活性气体的干燥。沸石干燥剂的主要缺点是其再生过程需要较高的温度（>300℃），对低露点只是一般性要求时，使用沸石并不经济。

变温吸附（TSA）工艺：变温吸附或变热吸附（TSA）循环，其解析过程发生的温度要远高于吸附温度。变温吸附主要应用在被分离物质浓度较低的过程，例如净化过程。低剩余浓度和高操作负荷是变温吸附的主要特征。对低浓度成分的高吸收能力意味着对尺寸合理的床层而言，变温吸附的循环时间长，在数小时至数月之间。因为装填吸附剂的床层对气体温度变化的反应很慢，这样长的循环时间是必要且有益的。通过吹扫和/或真空将床层中热力吸附下来的组分移除，然后通过冷却将床层恢复至吸附状态。物质被强烈吸附的系统尤其适用于TSA。此类应用包括“干燥”、“脱硫”、“二氧化碳脱除”及“污染物控制”。

下期我们将带来分子筛吸附剂的应用。

@双木_DTQO @Jacob（经纬）82 @henjuese @yx5494 @HP0377 @子，他不语 @kid_ptd @zhdw0906 @cslgwbb @yangshaoj2005 @Ameba @w1d3d55 @13996816971 @良辰美梦 @mech_zhou @我的化学浪漫
@liuquan1100 @大奔驰 @zhangfei272 @猎鹰2014 @Hansonwen @jslx2012 @liangmaoqian @yeyeyess @13666899405 @在水一方zwb @gengen1115 @xupei19880919 @海川user @只为伊人心独醉
@myworld1978 @疯狂蜗牛 @601087456 @dhgsjw @panshutao @1qaz2wsx3edc4 @qwl @rsq98 @yusmile @gllwxl @nijunri @rooselvt001 @xiao00 @lhdlch @yts98 @zhaojiafeng @718583438
@cherry_NJIR @13110450376 @卢彦祥 @518_AIEV @平水一目 @SDHZZXM @聚宝盆一 @bxgsx @gwjjq @tangml @舍我其谁芳 @ggw2010 @李彦鹏陕煤集团 @lxj741120 @jackwen @hity630703 @jslx2012
@wolf19890625 @bxgsx @jiutianyunhe @wdq3312

@双木_DTQO @Jacob（经纬）82 @henjuese @yx5494 @HP0377 @子，他不语 @kid_ptd @zhdw0906 @cslgwbb @yangshaoj2005 @Ameba @w1d3d55 @13996816971 @良辰美梦 @mech_zhou @我的化学浪漫
@liuquan1100 @大奔驰 @zhangfei272 @猎鹰2014 @Hansonwen @jslx2012 @liangmaoqian @yeyeyess @13666899405 @在水一方zwb @gengen1115 @xupei19880919 @海川user @只为伊人心独醉
@myworld1978 @疯狂蜗牛 @601087456 @dhgsjw @panshutao @1qaz2wsx3edc4 @qwl @rsq98 @yusmile @gllwxl @nijunri @rooselvt001 @xiao00 @lhdlch @yts98 @zhaojiafeng @718583438
@cherry_NJIR @13110450376 @卢彦祥 @518_AIEV @平水一目 @SDHZZXM @聚宝盆一 @bxgsx @gwjjq @tangml @舍我其谁芳 @ggw2010 @李彦鹏陕煤集团 @lxj741120 @jackwen @hity630703 @jslx2012
@wolf19890625 @bxgsx @jiutianyunhe @wdq3312

支持一下，话说我怎么没收到消息呢

疯狂蜗牛 发表于 2018-3-14 16:01
支持一下，话说我怎么没收到消息呢

不知道呀 现在论坛通知功能可能有点问题吧

找不到关注的按钮，我电脑收藏了。

kyr 发表于 2018-3-14 16:29
找不到关注的按钮，我电脑收藏了。

感谢您的支持 下次发文我会@您的~十分感谢~

chaofans 发表于 2018-3-14 16:29
感谢您的支持 下次发文我会@您的~十分感谢~

虽然用到分子筛的地方只有PSA和流化床甲醇制芳烃上，但是一定会专注

kyr 发表于 2018-3-14 16:32
虽然用到分子筛的地方只有PSA和流化床甲醇制芳烃上，但是一定会专注

每期我们的翻译都不同 说不定下一篇文章就是您需要的~

哇哦

支持支持 希望翻译组越来越好

测试

qq_冰火940940 发表于 2018-03-16 11:49
测试

测试

chaofans 发表于 2018-03-14 15:25
<a href="home.php?mod=space&ui