モレキュラーシーブ3a 4a 5a 13xの違いは？

モレキュラーシーブとは？

モレキュラーシーブは、原子が明確なパターンで配置された合成結晶性ゼオライトである。内部には多数の空洞があり、均一な大きさの小さな孔が相互に連結している。これらの細孔は、同じ大きさの分子とそれより小さい大きさの分子のみを受け入れて空洞に通すことができるため、モレキュラーシーブと呼ばれている。

水蒸気吸着特性はシリカゲルのそれとは大きく異なる。 モレキュラーシーブス は、周囲の空気の相対湿度が著しく上昇する前に、重量で約20%までの水を吸着することができる。それ以上増加すると、相対湿度が大きく上昇する。

これらの特性により、モレキュラーシーブは非常に低い露点（吸着水の重量が10%の場合、-50℃）を維持することができる。この材料はまた、水蒸気を素早く吸着する能力を持ち、90℃までの高温でも高い吸着効率を維持することができる。

モレキュラーシーブはアルミノケイ酸塩の無機化合物で、高温に耐え、熱安定性がよく、再生に便利で何度も再利用できる。骨格は微生物等によって分解されない。モレキュラーシーブの骨格部分の主成分は、ケイ素-酸素四面体とアルミニウム-酸素四面体である。アルミニウムの原子価は3であるため、アルミニウム-酸素四面体AlO4中の1個の酸素原子の原子価が釣り合っておらず、アルミニウム-酸素四面体全体が帯状になっている。これは負の電荷を帯びている。電気的中性を維持するためには、酸化アルミニウム四面体の近傍に、その負電荷を相殺するために正電荷を帯びた金属イオンが存在しなければならない。プラスに帯電した金属イオンとマイナスに帯電したモレキュラーシーブの骨格との間には強い電場が発生し、モレキュラーシーブの吸着性能に大きな影響を与えます。モレキュラーシーブの極性物質に対する吸着能力は、非極性物質に対する吸着能力よりもはるかに強い。同時に、強い電場の影響により、二重結合や大きなπ結合を含む物質に対しても、誘導分極によってかなりの吸着能力を持つ。一般に、陽イオンの電荷量が多いほど、イオン半径が小さいほど、発生する電界が強いほど、二重結合に対する誘導効果が大きくなり、このような物質の吸着容量が大きくなる。

モレキュラーシーブは化学工業の固体吸着剤として使用され、吸着された物質は脱着でき、使用後のモレキュラーシーブは再生できる。また、気体や液体の乾燥、精製、分離、回収にも使用される。1960年代から石油精製工業の分解触媒として使用され、現在ではさまざまな触媒プロセスに適したさまざまな分子ふるい触媒が開発されています。分子ふるいには、天然ゼオライトと合成ゼオライトの2種類があります。①天然ゼオライトの多くは、海洋または湖沼環境の火山凝灰岩と凝灰質堆積岩の反応によって形成されます。現在、1,000種類以上のゼオライト鉱石があり、そのうち35種類がより重要で、一般的なものはクリノプチロライト、モルデナイト、エリオナイト、チャバザイトである。天然ゼオライトは資源に限りがあるため、1950年代から多くの合成ゼオライトが使用されるようになった。

ゼオライト分子ふるいの一般的なタイプは？

モレキュラーシーブには、3A、4A、5A、13Xの4種類の一般的な形状がある。それぞれの形状には固有の特性と用途があり、いずれも水の吸着に極性を示します。

モレキュラーシーブは細孔径の違いにより、3A、4A、5A、13Xに分類されます。化学、電子、石油化学、天然ガス産業などに適用されます。

3A、4A、5A、13Xの化学式

3A：2/3K₂O1₃-Na₂O-Al₂O₃-2SiO₂.-4.5H₂O

4A：Na₂O-Al₂O₃-2SiO₂-4.5H₂O

5A：3/4CaO1/4Na₂OAl₂O₃-2SiO₂-4.5H₂O

13X：Na₂O-アル₂O₃-2.45SiO₂-6.0H₂0

モレキュラーシーブの性能は細孔径と関係しています。モレキュラーシーブの孔径は0.3nm/0.4nm/0.5nmです。これらの細孔は、それよりも小さな分子を吸着することができ、それが大きくなるほど吸着容量が大きくなります。そして、どのような分子を吸着できるかは、細孔の大きさの違いで決まる。つまり、3A MSでは0.3nm以下の分子しか吸着できない。4Aと5Aもこの原理に従っている。単一モレキュラーシーブは、乾燥剤として使用した場合、その重量の22%まで水分を吸着することができます。

モレキュラーシーブ3a 4a 5a 13xは何が違うのか？

3Aモレキュラーシーブ m水分をほとんど吸着せず、主に石油分解ガス、オレフィン、精製ガス、油田ガスなどの乾燥に使用され、化学、医薬、絶縁ガラスなどの産業の乾燥剤としても使用されています。主に液体（エタノール等）の乾燥、絶縁ガラスの風乾、窒素と水素混合ガスの乾燥、冷媒の乾燥等に使用される。

4Aモレキュラーシーブスは、主に天然ガス、各種化学ガス・液体、冷媒、医薬品、電子データ、揮発性物質の乾燥、アルゴンの精製、メタン、エタン、プロパンの分離に使用されます。主に、空気、天然ガス、炭化水素、冷媒などの気体や液体の深部乾燥、アルゴンの調製と精製、電子部品や腐敗しやすい物質の静的乾燥、塗料、ポリエステル、染料、コーティングの脱水剤に使用されます。

5Aモレキュラーシーブ は主に天然ガスの乾燥、脱硫、二酸化炭素の除去、窒素と酸素の分離による酸素、窒素、水素の調製、石油の脱脂による通常の炭化水素と分岐炭化水素および環状炭化水素の分離に使用されます。しかし、再生可能な5Aモレキュラーシーブの大きな比表面積と極性吸着は、水と残留アンモニアの深い吸着を達成することができます。分解された窒素と水素の混合物は乾燥機に入り、残留水分やその他の不純物を除去する。精製装置は二重吸着塔を採用し、一方は乾燥アンモニア分解ガスを吸着し、もう一方は加熱状態（一般に300-350）で水分と残留アンモニアを脱着し、再生の目的を達成する。

13倍モレキュラーアーふるい13xモレキュラーシーブは、ナトリウムX型モレキュラーシーブとも呼ばれ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩であり、一定の塩基性を有し、固体塩基のクラスに属しています。3.64Aは、任意の分子10A未満です。13倍モレキュラーシーブは、主に天然ガス、液化石油ガス、液体炭化水素の乾燥と脱硫を除去するために空気分離ユニットでガス精製に使用されます。一般ガスの深層乾燥

4Aモレキュラーシーブから3Aと5Aはどのように作られるのか？

3Aモレキュラーシーブは4A（ゼオライトタイプAのナトリウムフォーム）のモレキュラーシーブ構造中のナトリウムイオンをカリウムイオンに置換することにより、有効孔径を3Åに縮小したものです。3Aモレキュラーシーブは主に石油分解ガス、オレフィン、精製ガス、油井ガス、化学工業、薬局、断熱ガラス、液体乾燥（アルコール）、断熱ガラス、窒素・水素混合ガス乾燥、乾燥剤乾燥、冷媒乾燥などの乾燥剤として使用されています。3Aモレキュラーシーブは3Å以下の水分や分子を吸着することができます。

この形から、細孔径3Åと5Åのふるいが得られ、それぞれナトリウムイオンをカリウムイオンとカルシウムイオンと交換する。4Aモレキュラーシーブは、水分、NH₃, H₂S、SO₂二酸化炭素₂H₅OH、C₂H₆, C₂H₄ などの4A以下の分子を分離することができます。4Aモレキュラーシーブは、主に天然ガス、ほとんどの種類の気体・液体、冷媒、医薬、デジタル機器、揮発性物質の乾燥に使用され、アルゴンの精製やメタン、エタン、プロパンの分離も可能です。その他の用途としては、空気と炭化水素の深層乾燥、塗料、ポリエステル、染料、コーティングの脱水剤などがあります。

4Aのモレキュラーシーブ構造のナトリウムイオンをカルシウムイオンに置き換えることで、有効孔径を5Åまで大きくすることができます。5Aモレキュラーシーブは、細孔より小さな分子であれば何でも吸着することができます。3Aと4Aの特徴に加え、5AはC₃-C₄ n-アルカン、塩化エチル、臭化エチル、ブタノールなど。また、n-異性体炭化水素の分離、圧力スイング吸着、水と二酸化炭素の共吸着にも使用できます。5Aモレキュラーシーブの主な用途は、天然ガスの乾燥、硫黄と二酸化炭素の吸着、窒素と酸素の分離、酸素、窒素、水素の製造です。また、石油の脱脂、通常の炭化水素と分岐および環状炭化水素の分離も5Aの得意分野です。5Aの再生に関しては、その大きな比表面積と吸着容量が、水とアンモニアへの深い吸着に貢献することができる。分解された炭化水素は乾燥機に入り、残った水分や不純物を除去します。精製装置は2つの吸着塔で構成されている。1つは乾燥したアンモニア分解ガス用、もう1つは再生条件下（通常300～350℃）で水分と残存アンモニア用です。

13XモレキュラーシーブはタイプXモレキュラーシーブとも呼ばれる。ゼオライトXのナトリウム型で、ゼオライトA型（4Aのモレキュラーシーブ）よりも細孔が大きい。アルカリ金属アルミノケイ酸塩であり、一定のアルカリ性を有し、固体アルカリの一種に属する。孔径は10Åで、3.64Åから10Åの分子を吸着することができる。13Xの主な用途は、空気分離装置における水分および二酸化炭素の吸着によるガス精製、天然ガス、LNGおよび液体炭化水素の乾燥および脱硫、通常のガスの深層乾燥である。また、触媒担体、水と二酸化炭素の共吸着、水と水素の共吸着にも使用できます。₂Sガス。

モレキュラーシーブ10Xは孔径8Aで、ガスや液体の乾燥・脱硫、芳香族炭化水素の分離に使用される。また、他のゼオライトをベースに設計された、より特殊なモレキュラーシーブもあります。モレキュラーシーブには様々な形状、粒径のものがあり、最も一般的なものは球体とペレットである。球状はペレットよりも充填密度が高いため、同じ体積でより多くの製品を充填でき、吸着剤の寿命が延びるなどの利点があります。また、鋭利なエッジがないため磨耗に強く、その結果、微粒子の形成が少なくなり、ベッド内の圧力損失の増加を防ぐことができる。