上海恒业分子筛公司生产实习报告

1、实习 海恒业分子筛公司 一、实习地点： 上海恒业分子筛公司 二、实习时间： 6 月 26 日 三、实习目的： 通过本次参观了解分子筛的从发现到发展所经历的过程、 生产工艺流程及分 子筛产品分类和基本性能，并了解生产过程中各环节所使用设备的功能。 三、公司简介： 上海恒业化工有限公司，创办于 1992年。公司坐落在上海奉贤区李窑工业 区, 是集科研、开发、生产和经营于一体的综合型企业， 公司拥有资产 7000多万 元,占地 50000平方米,建筑面积 30000余平方米, 是中国最大的分子筛制造企业 之一，公司通过中国方圆标志认证公司IS09000: 2000质量体系认证。 公司生产的中空玻璃专

2、用分子筛已在中空玻璃、 冰箱冷柜等生产企业被首选 采用。公司以原材料加工成型为主，不涉及生产过程。公司以4A分子筛为原料 生产3A和5A型分子筛。 公司支柱产品分子筛、氧化铝、硅胶、催化剂以及 PSA-02 (VSP, XH系列, 镍基，银基、钯基催化剂等，广泛应用于空分，石化，气体净化，中空玻璃，溶 剂、制冷系统，汽车领域及油漆等行业， 产品不但畅销国内市场， 而且远销欧洲， 美国，中东和亚洲等国家与地区。 公司技术力量强大, 有博士, 硕士等专业技术人员构成的队伍, 有多年从事 化工产品资源研究与开发的资深专家, 有不断开发新产品的技术储备, 并在项目 研究开发, 生产工艺确定、 质量标准

3、提高、 产品质量检验方面建立了一套科学完 整的运行体系, 有符合国家标准的多功能的生产车间及大型检测、 分析仪器组成 的中心化验室。 四、分子筛介绍 分子筛:是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，主要由硅铝通过氧桥连接 组成空旷的骨架结构， 在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、 内表面积很 大的空穴。 此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。 由于 水分子在加热后连续地失去， 但晶体骨架结构不变， 形成了许多大小相同的空腔， 空腔又有许多直径相同的微孔相连， 这些微小的孔穴直径大小均匀， 能把比孔道 直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大得分子排斥在外 ,因而能把 形

4、状直径大小不同的分子， 极性程度不同的分子， 沸点不同的分子， 饱和程度不 同的分子分离开来，即具有 “筛分 ”分子的作用，故称为分子筛。目前分子筛在冶 金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。 气体行业常用的分子筛型号； A型：钾 A(3A)，钠 A(4A)，钙 A(5A) X 型：钙 X(10X) ，钠 X(13X) Y型：钠丫，钙丫 分子筛吸湿能力极强，用于气体的纯化处理，保存时应避免直接暴露 在空气中。存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。分子筛 忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。工业生产中干燥处 理的气体有，空气，氢气，氧气，氮气，氩气等。用两只吸附

5、干燥器并联， 一只工作，同时另一只可以进行再生处理。相互交替工作和再生，以保证 设备连续运行。干燥器在8-12 C下工作，在加温至350 r下冲气再生。不 同规格的分子筛再生温度略有不同。分子筛对某些有机气相反应具有良好 的催化作用。 又称泡沸石或沸石，是一种结晶型的铝硅酸盐，其晶体结构中有规整 而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子 进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分。故称分子筛。沸石是具 有（四面体）骨架结构的铝硅盐酸，其骨架中的每一个氧原子都为相邻的 两个四面体所共用。这种结构形成了可为阳离子和水分子所占据的大晶穴。 这些阳离子和水分子有较大的移动性，可

6、以进行阳离子交换和可逆的脱水。 化学组成通式为M2（ I ）,M（ n ）0 Al 2C3 nSiO2 - mHO 式中 M（I）和 M（n） 分别为一价和二价金属（通常为钠、钾、钙、锶、钡等）， n 成为沸石的硅 铝比，一般 n=2-10（ 含烷基铵离子的沸石硅铝比可高达 20 以上 ） ， m=0-9。 20世纪60 分子筛在化学工业中作为固体吸附剂，被其吸附的物质可以解吸，分子筛 用后可以再生。还用于气体和液体的干燥、纯化、分离和回收。： 年代开始，在石油炼制工业中用作裂化催化剂，现在已开发多种适用于不 同催化过程的分子筛催化剂。 种类 根据沸石分子筛的来源不同，有自然界中生成的天然沸石

7、和人中 制造的合成沸石两大类。天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩 在海相或湖相环境中发生反应而形成。目前已发现有 1000多种沸石矿，较 为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主 20世纪 要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床， 日本是天然沸石开采量最大的国家。因天然沸石受资源限制，从 50年代开始，大量采用合成沸石。 性质 分子筛为粉末状晶体, 有金属光泽，硬度为35,相对密度为2 2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随 着SiO2/AI2O3组成比的增加而提高。 （一）分子筛吸附性能特点：较高的比表面和

8、吸附容量：分子筛晶体 的大量孔穴和孔道，使其具有很大的比表面积，因此色散力强。结构比较 空旷的沸石与活性炭的比表面积（8001050m2/g）相近，结构空旷度较低的 沸石也与微孔硅胶（500600m2/g）相近，都明显高于活性氧化铝的比表面 积（200400m2/g）。又因为晶体内部各种构造形式的笼内充填着阳离子， 并且硅（铝）氧四面体骨架也有负电荷，在这些离子周围形成强大的电场, 从而还有强大的静电引力。晶体内外表面过剩自由能所决定的色散力和这 种静电引力的存在，使得沸石有优良的吸附性能。 生产方法有水热合成、水热转化和离子交换等法: 水热合成法用于制取纯度较高的产品，以及合成自然界中不存在

9、 的分子筛。将含硅化合物（水玻璃、硅溶胶等）、含铝化合物（水合氧化 铝、铝盐等）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾等）和水按适当比例混合，在热 压釜中加热一定时间，即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示: 工业生产流程中一般先合成Na-分子筛，如13X型与10X型分子筛的合 成。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变最终产品的结构，如加入 季胺盐可得到 ZSM-5 型分子筛。 水热转化法 在过量碱存在时，使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。 所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等，也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此 法成本低，但产品纯度不及水热合成法。 离子交换法通常在水溶液中将 Na-分子筛转变为含有所需阳离子 的

10、分子筛，通式如下： 式中Z -表示阴离子骨架，Me+表示需交换的阳离子， 例如nH-、CaT、Mg*、 Zn2+等，原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交 换到分子筛上的难易程度不同，称为分子筛对阳离子的选择顺序，例如： 13X 型分子筛的选择顺序为 Ag+、 Cu2+、 H+、 Ba2+、 Au3+、 Th4+、 Sr2+、 Hg2+、 Cd2+、 Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH2-、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示 交换结果：交换度，即交换下来的N才量占分子筛中原有Na+量的百分数； 交换容量 , 为每 100 克分子筛中交换的阳

11、离子毫克当量数；交换效率，表示 溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化 剂，有时尚需将交换所得产物与其他组分调配，这些组分可能是其他催化 活性组分、助催化剂、稀释剂或粘合剂等，调配好的物料经成型即可进行 催化剂的活化。 由此构成的蛋白多糖聚合体曲折盘绕，形成多微孔的筛状结构，称为 子筛 。分子筛只允许小于其微孔的物质通过，对大于其微孔的大分子物质、 细菌等则具有屏障作用。使基质成为限制细菌等有害物质扩散的防御屏障。 溶血性链球菌和癌细胞等能产生透明质酸酶，分解蛋白多糖，破坏基质结 构，得以扩散。蛋白多糖聚合体上还结合着许多亲水基团，能结合大量水 分子，形成细胞外“储水

12、库”。 天然沸石或人工合成的硅铝矿物， 也就是分子筛， 它们具有单一的晶体结 构，并且，晶体结构中微孔取决于含有四元环或六元环连接的硅铝笼的排列， 这 些硅铝笼包含在分子筛骨架结构当中， 它们一般通过规则的孔道连接， 具有分子 级尺寸大小。 这种结构能够允许尺寸相当或比孔道尺寸小的分子通过， 而将其他 的分子阻挡在分子筛的外部，因此，它也是一个非常出色的吸附剂。 五、工艺流程及各环节使用设备及作用: （一） A型分子筛的生产工艺流程图 （二）工厂主要生产工艺流程: （三）生产工艺流程各个环节的生产步骤及设备: （1）混料: 右图是混料机：把分子筛原粉和对应粘土 调节颗粒成型的快慢，调剂时间来控

13、制颗粒的半径。 放入混料设备中，使其混合均匀。其中湿 法成型，水加到原料里面，成型过程中不 用再加水。 原料：分子筛原粉、粘土 4A分子筛作为加工原材料，粘土作为粘 结剂。粘土包括高岭土、凹凸棒土。湿法 成型时用高岭土，干法成型时用凹凸棒 土。 （2）成型: 右图是成型机：作用是原粉加入粘结剂后 定型成颗粒（有球形、条形、三片状形和 无定形，因为球体的表面积最大，所以成 型以球形为主）；通过调节滚筒转动的快慢 (3)抛光机: 与成型机不同在于桶内壁有一个一个的凹槽，通过分子筛之间及与内壁凹槽 之间的摩擦挤压使分子筛的表面变得光洁， 这一步骤的作用是用以提高分子筛的 产品性能。 7 II (4)

14、干燥: 上图为带送烘箱(干燥器)，其作用是 烘箱连续加热将分子筛的含水量从 35%下降到10-15%。 若不干燥彻底，水蒸气将会冲坏分子筛，经过烘箱的分子筛其总水份量应控 制在25%，其中颜色为黑色的分子筛为烘干不彻底所致。 生产的原料为沸石，自然界的沸石分子筛一般是由处在海边或湖边的火山灰 形成的，当然也可以在水热条件下合成。这类材料具有很重要的物理化学性能, 这就是我们平时所说的分子筛材料。 (5)活化: A 右图为活化窑，其温度应控 制在600-700 r，其作用是高 温培烧，粘结剂磁化，分子 厂綢I 一 T 筛含水量降到1.5% (6)振动筛: 右图为振动筛，通过振动筛分，从而保证分子

15、筛 颗粒的均匀性。若不符合标准尺寸的分子筛从另 外一边筛出，可将其粉碎成原粉再进行加工。 六、产品介绍及作用机理: (1) A型分子筛 3A分子筛: 化学式：2/3K2O.1/3Na2O.Al2Q.2SiO2.9/2H 2O 适用范围：乙烯纯制及化工、石油、医药等工业用干燥剂 4A分子筛: 化学式： Na2O.Al 2O3.2SiO 2. 9/2H 2O 适用范围：各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料及易变物质的干燥， 氩气纯化 5A分子筛: 化学式： 3/4CaO.1/4Na2O.Al2O3.2SiO2.9/2H 2O 适用范围：化工、石油、天然气和其他工业用气体及液体的干燥和精制 （

16、2） X型分子筛 10X分子筛 化学式：4/5CaO 1/5Na2O- ALQ - (2.8 0.2) SiO 2 - (6 -7)H 2O 适用范围： 除具有脱水干燥作用外，主要用于脱除液体石腊中的芳烃，分离煤 油，汽油馏份中的芳烃，以及石油馏份中的分离环烷烃 13X 分子筛 化学式： Na2O.Al 2O3.(2.8 0.2).SiO 2.(6-7)H 2O 适用范围： 工业上用于一般的气体干燥， 空分装置原料的净化 （同时去除水和二 氧化碳）以及液态碳氢化合物和天然气的脱硫（支除硫化氢及硫醇） 3）作用机理 分子筛的一个重要作用是晶体的外表面吸附多种吸附物。 对于分子筛的研究 表明，其外

17、表面提供了一个精确的被吸附的分子尺寸。 如果被吸附物的分子超过 该尺寸，就不能进入晶体内部，只能被吸附在外表面。表面吸附作用 （也发生在 非结晶体的表面， 如硅胶，这是很弱的， 而在晶体内部有成千上万的晶体空隙和 槽，进一步吸附分子。分子筛由硅、铝和氧原子组成。这些分子的离子电荷在稳 定的晶体中加起来的总和应是零。为平衡正负负荷，加入钾、钠、钙等正电荷离 子。带有正负离子的巨大的面被称做吸附场。 在吸附物与被吸附物之间有很强的 吸引力，需要很大能量的 （一般是热能 ）才能消除吸引力， 还原成筛子。 随着被吸 附物的浓度增加，密度电荷场增强以至于几乎没有几层被吸附分子存在。最终， 被吸附物接近满

18、负荷，孔被填满，类似于毛细管冷凝。 七、分子筛的应用： 分子筛具有离子交换性能；吸附、吸收性能：天然沸石或人工合成的 硅铝矿物，他们具有单一的晶体结构，并且，晶体结构中微孔取决于含有四元 环或六元环连接的硅铝笼的排列，这些硅铝笼包含在分子筛骨架结构当中，它 们一般通过规则的孔道连接，具有分子级尺寸大小。这种结构能够允许尺寸相 当或比孔道尺寸小的分子通过，而将其他的分子阻挡在分子筛的外部，因此， 它是一个非常出色的吸附剂。催化性能。这些优良的特性在工业、农业、环 境、能源等商业领域有很大潜在的商业价值。 沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、 非线性光学材料及纳米器件等

19、新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工 等领域有着广阔的应用前景。 分子筛主要应用品种有 3A、 4A、 5A、 13X 以及以上述为基质的改性产品。 3A 分子筛用途：各种液体（如乙醇）的干燥；空气的干燥；制冷剂的干 燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯 的干燥。 4A 分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥； 氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、染 料、涂料中作为脱水剂。 5A 分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。 13X 分子筛用途： 空气分离装置中气体净化， 脱除水和二氧化碳； 天然气、 液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。 改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 八、分子筛与其他干燥剂的优良性能及优异特点： 活性氧化铝良好干燥剂，在较高的湿度下干燥空气和其它大部分气体， 露点理论上可以达到-70C，实际使用中大部分在-40 C左右，良好孔性能，大的 比表面积,高强度,非常稳定的物理化学性能。 硅胶空气干燥的有效除水剂, 通常被用来干燥天然气,