Caractéristiques et types de tamis moléculaires.
Les tamis moléculaires ont une capacité d'absorption d'humidité extrêmement forte (ils sont donc largement utilisés comme dessiccants). Pour le traitement de purification des gaz, il faut éviter de les exposer directement à l'air pendant le stockage. Les tamis moléculaires qui ont été stockés pendant une longue période et ont absorbé de l'humidité doivent être régénérés avant utilisation. Les tamis moléculaires sont incompatibles avec l'huile et l'eau liquide. Lors de l'utilisation, le contact avec l'huile et l'eau liquide doit être évité autant que possible. Dans la production industrielle, les gaz séchés comprennent l'air, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, l'argon, etc. Deux sécheurs à adsorption sont connectés en parallèle. L'un fonctionne tandis que l'autre peut être régénéré. Ils fonctionnent et se régénèrent en alternance pour assurer le fonctionnement continu de l'équipement. Le sécheur fonctionne à 8 - 12 °C et est régénéré par purge de gaz à 350 °C. Les températures de régénération des différentes spécifications des tamis moléculaires sont légèrement différentes. Les tamis moléculaires ont de bons effets catalytiques sur certaines réactions organiques en phase gazeuse.
Aussi connu sous le nom de zéolite ou zéolite, c'est un aluminosilicate cristallin. Dans sa structure cristalline, il y a des canaux réguliers et uniformes avec des diamètres de pores de l'ordre de la taille moléculaire. Il ne laisse entrer que des molécules plus petites que le diamètre des pores. Par conséquent, il peut tamiser les molécules d'un mélange en fonction de leur taille. C'est pourquoi on l'appelle un tamis moléculaire. Il y a plus de 200 ans déjà, B. Cronstedt a nommé pour la première fois l'aluminosilicate zéolite. La formule de composition chimique générale est : où M et n sont des ions métalliques et leurs valences ; x est le nombre de molécules de dioxyde de silicium ; y est le nombre de molécules d'eau ; p est le nombre d'atomes d'aluminium ; q est le nombre d'atomes de silicium. Dans l'industrie chimique, les tamis moléculaires sont utilisés comme adsorbants solides. Les substances adsorbées par eux peuvent être désorbées. Les tamis moléculaires peuvent être régénérés après utilisation. Ils sont également utilisés pour le séchage, la purification, la séparation et la récupération de gaz et de liquides. Depuis les années 1960, ils sont utilisés comme catalyseurs de craquage dans l'industrie du raffinage du pétrole. Aujourd'hui, une variété de catalyseurs à tamis moléculaires adaptés à différents processus catalytiques ont été développés.
Il existe deux types de tamis moléculaires : la zéolite naturelle et la zéolite synthétique.
1. La plupart des zéolites naturelles sont formées par la réaction de tuf volcanique et de roches sédimentaires tufacées dans un environnement marin ou lacustre. À l'heure actuelle, plus de 1000 types de minerais de zéolite ont été découverts. Il en existe 35 relativement importants. Les plus courants sont la clinoptilolite, la mordénite, l'érionite et la chabazite. On les trouve principalement dans des pays comme les États-Unis, le Japon et la France. La Chine a également découvert un grand nombre de gisements de mordénite et de clinoptilolite. Le Japon est le pays qui exploite le plus de zéolites naturelles.
2. En raison des ressources limitées en zéolites naturelles, depuis les années 1950, un grand nombre de zéolites synthétiques ont été largement utilisées (voir le tableau).
Les tamis moléculaires commerciaux sont souvent classés par numéros de préfixe en fonction des tamis moléculaires ayant différentes structures cristallines. Par exemple, les tamis moléculaires de type 3A, de type 4A et de type 5A. Le type 4A est de catégorie A dans le tableau avec un diamètre de pore de 4 Å. Le tamis moléculaire de type A contenant du Na+ est désigné par Na-A. Si le Na+ est remplacé par du K+, le diamètre des pores est d'environ 3 Å, ce qui correspond à un tamis moléculaire de type 3A. Si plus d'un tiers du Na+ dans Na-A est remplacé par du Ca2+, le diamètre des pores est d'environ 5 Å, ce qui correspond à un tamis moléculaire de type 5A.
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