ઝીઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણીનો સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર શું છે?
સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો (SiO2/AlO3મોલર રેશિયો) એ ઝિઓલાઇટ મોલેક્યુલર સિવ્સના મુખ્ય પ્રદર્શન માટેનું મુખ્ય નિયમનકારી પરિમાણ છે, જે તેમના માળખાની સ્થિરતા, એસિડ સાઇટ વિતરણ અને છિદ્ર ટોપોલોજીને સીધી અસર કરે છે. ચાલો વિવિધ સિલિકોન-એલ્યુમિનિયમ ગુણોત્તર સાથે ઝીઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણીના પ્રકાર-લાક્ષણિકતાઓ, બંધારણ-પ્રદર્શન સંબંધો, તેમજ પેટ્રોકેમિકલ્સ, પર્યાવરણીય સંરક્ષણ, વગેરેમાં તેમની એપ્લિકેશન સુસંગતતા વિશે જાણીએ.
સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયોની વ્યાખ્યા
- સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર સિલિકોન-ઓક્સિજન ટેટ્રાહેડ્રોન (SiO) ના મોલર રેશિયો અથવા અણુ ગુણોત્તર (Si/Al) નો સંદર્ભ આપે છે4) થી એલ્યુમિનિયમ-ઓક્સિજન ટેટ્રાહેડ્રોન (AlO4) મોલેક્યુલર ચાળણી ફ્રેમવર્કમાં. અને તેનું મૂલ્ય ફ્રેમવર્કની ચાર્જ ઘનતા અને કેશન વળતરની રીત નક્કી કરે છે.
- નીચા સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર મોલેક્યુલર ચાળણીમાં ફ્રેમવર્કમાં ઊંચી નકારાત્મક ચાર્જ ઘનતા હોય છે અને તેને મોટી માત્રામાં કેશન વળતરની જરૂર પડે છે. ઉચ્ચ સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો મોલેક્યુલર ચાળણીનું માળખું મજબૂત Si-O-Si બોન્ડ્સ દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને તેનું ટોપોલોજીકલ માળખું અત્યંત થર્મલ સ્થિર છે. સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર એસિડની શક્તિ, છિદ્ર કદનું વિતરણ અને પરમાણુ ચાળણીની હાઇડ્રોફોબિસિટીને નિયંત્રિત કરે છે, જે તેને વિવિધ ઔદ્યોગિક દૃશ્યો માટે યોગ્ય બનાવે છે.
ઝીઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણીનું વર્ગીકરણ
|
વર્ગ |
સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો |
પ્રકાર |
ફ્રેમવર્ક |
લાક્ષણિકતાઓ |
|
લો Si/Al |
1.0~2.0 |
A |
એલટીએ |
મજબૂત ધ્રુવીય શોષણ, ઊંડા સૂકવણી |
|
મધ્યમ-નીચું Si/Al |
2.0~3.0 |
X |
એફએયુ |
મેક્રોપોરસ શોષણ, ગેસનું વિભાજન |
|
મધ્યમ-ઉચ્ચ Si/Al |
3.0~12.0 |
Y |
FAU/MOR |
ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ, એસિડ ઉત્પ્રેરક |
|
ઉચ્ચ Si/Al |
>12.0 |
ZSM-5, USY, બીટા |
MFI/BEA |
આકાર પસંદગીયુક્ત ઉત્પ્રેરક, ઉચ્ચ તાપમાન અથવા હાઇડ્રોથર્મલ પ્રતિકાર |
સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયોનું નિયમન મિકેનિઝમ
- એસિડિટી નિયમન: એલ્યુમિનિયમના અણુઓ બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ સાઇટ્સના સ્ત્રોત છે, અને સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર એસિડની ઘનતા અને શક્તિને સીધી અસર કરે છે: જ્યારે સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 20 થી 150 સુધી વધે છે, ત્યારે નબળા એસિડ સાઇટ્સની કુલ માત્રા (120 ડિગ્રી પર ડિસોર્પ્શન) અથવા 4p0 ડિગ્રી એસિડ (4p0 ડિગ્રી પર ડિસોર્પ્શન) HZSM-5 40% ઘટે છે. ઉચ્ચ સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તરમાં મજબૂત એસિડ સાઇટ્સનું પ્રમાણ (જેમ કે ZSM-5-300) ઘટે છે, જે હાઇડ્રોજન ટ્રાન્સફર સાઇડ રિએક્શનને અવરોધે છે, અને પ્રોપિલિન પસંદગી 81.5% સુધી વધે છે.
- છિદ્રનું માળખું અને શોષણ કામગીરી: જ્યારે ZSM-22 મોલેક્યુલર ચાળણીનો સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 40 થી 130 સુધી વધે છે, ત્યારે છિદ્રનું પ્રમાણ પહેલા વધીને 0.25 સે.મી.3/g અને પછી 0.18 સેમી સુધી સંકોચાય છે3/g, because the framework shrinkage is aggravated under high silicon conditions. ZSM-5 molecular sieve with a silica alumina ratio of >100 ટોલ્યુએન માટે 41 mg/g ની શોષણ ક્ષમતા ધરાવે છે, જે 38 ના સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો સાથે ZSM-5 કરતા 70% વધારે છે, કારણ કે ઉન્નત હાઇડ્રોફોબિસિટી પાણીના અણુઓના સ્પર્ધાત્મક શોષણને ઘટાડે છે.
- થર્મલ સ્થિરતા અને હાઇડ્રોથર્મલ ટકાઉપણું: લો-સિલિકોન Y-પ્રકાર (SiO2/અલ2O3=2) 660 ડિગ્રી પર હાડપિંજરના પતનમાંથી પસાર થાય છે, જ્યારે ઉચ્ચ-સિલિકોન ZSM-5 (SiO)2/અલ2O3>30) 900 ડિગ્રી સુધીના તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે. જ્યારે Cu/SSZ-13 ઉત્પ્રેરકમાં સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 6 થી 16 સુધી વધે છે, ત્યારે ડીલ્યુમિનેશન દરમાં ઘટાડો થવાને કારણે, 800 ડિગ્રી/16h પર હાઇડ્રોથર્મલ સારવાર પછી SCR પ્રવૃત્તિ રીટેન્શન રેટ 45% થી 85% સુધી વધે છે.
ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો એડેપ્ટેશન સ્ટ્રેટેજી
- પ્રવાહી ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ (FCC): જ્યારે USY મોલેક્યુલર ચાળણીનો સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 6-8 હોય છે, ત્યારે કોકની પસંદગીમાં 2.5 ટકાનો ઘટાડો થાય છે અને હળવા તેલની ઉપજ 3% વધે છે.
- મિથેનોલ થી ઓલેફિન્સ (MTO): જ્યારે SAPO-34 મોલેક્યુલર ચાળણીનો સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 0.3-0.5 હોય છે, ત્યારે ઇથિલિન/પ્રોપીલિન પસંદગી 80% સુધી પહોંચે છે. ખૂબ ઊંચો સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો પોલિસાયક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બનના કાર્બન ડિપોઝિશનને વેગ આપે છે અને નિષ્ક્રિયકરણનું કારણ બને છે.
- VOCs શોષણ: બેન્ઝીન શ્રેણી માટે 300 ના સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર સાથે ZSM-5 મોલેક્યુલર ચાળણીની શોષણ ક્ષમતા 120 mg/g છે, અને પ્રવેશનો સમય 66 મિનિટ સુધી લંબાવવામાં આવે છે, જે સક્રિય કાર્બનના 40 mg/g કરતાં વધુ સારો છે.
- NOx દૂર કરવું: જ્યારે Cu/LTA ઉત્પ્રેરકનો સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર 16-23 હોય, ત્યારે 600 ડિગ્રી પર હાઇડ્રોથર્મલ વૃદ્ધત્વ પછી NOx રૂપાંતરણ દર 90% પર રહે છે, જે ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ અને ટકાઉપણું બંને ધરાવે છે.
- નિયંત્રિત દવા પ્રકાશન: નીચા સિલિકા એલ્યુમિના ગુણોત્તર (1.5~2.0) પ્રકાર એ ઝિઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણી 95% ના 24 કલાકના પ્રકાશન દર સાથે, છિદ્ર કદના નિયમન દ્વારા આઇબુપ્રોફેનનું સતત પ્રકાશન પ્રાપ્ત કરે છે.
- કોઈ2કેપ્ચર: એમાઈન-કાર્યકૃત પ્રકાર X ઝિઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણી (સિલિકા એલ્યુમિના રેશિયો 2.5) CO જાળવે છે2ભેજવાળી સ્થિતિમાં 12 wt% ની શોષણ ક્ષમતા, અને તેની પાણી પ્રતિકાર 3 ગણી વધી છે.
