Цеолит 5A (кальций-обмененная форма цеолита A, типа LTA) представляет собой широко используемый молекулярный ситовый адсорбент для разделения метана, используя свою уникальную пористую структуру, полярность и адсорбционные свойства. Ниже приводится подробное описание его роли и механизмов разделения метана:

Ключевые свойства цеолита 5А

Структура пор: 3D-каркас AlO₄ и СиО₄ тетраэдр, с 8-членными кольцевыми порами.

Эффективный диаметр пор: ~ 5А (ангстремы), что позволяет проводить молекулярное сито на основе размера.

Катионный состав: ионы кальция (Ca²⁺) в порах, усиливая полярную адсорбцию с помощью сильных электрических полей.

Полярность: высокополярная из-за структуры Al-O-Si и катионов, способствующая адсорбции полярных молекул.

2.Механизмы разделения метана

Цеолит 5А используется в двух основных сценариях для метана (СН₄Разделение:

a. Очищение метана путем удаления полярных примесей

Метан неполярный (кинетический диаметр ~ 3,8А), в то время как общие примеси в природном газе (например, CO₂, Ч₂С, Ч₂O) полярные. Цеолит 5A's-полярность и катионные сайты делают его очень избирательным для полярных молекул:

СО₂(кинетический диаметр ~ 3,3А, полярный) и H₂S (полярные) сильно адсорбируются из-за их полярности и меньшего размера.

ЧАС₂O (полярный, малый) также удаляется, предотвращая коррозию и образование льда.

Метан, будучи неполярным и больше, чем CO₂/ЧАС₂O, менее адсорбирован и выходит как очищенный продукт.

Применение: обработка природного газа, улучшение биогаза (удаление CO₂/ЧАС₂С от Ч₄-богатые потоки), и очистка свалочного газа.

b. Отделение метана от более крупных неполярных углеводородов

В смесях с более тяжелыми углеводородами (например, этаном (С₂ЧАС₆, ~4.4А), пропан (C₃ЧАС₈, ~5.0А)), Цеолит 5А'размер пор s (~ 5А) позволяет исключение размера:

Этан (4,4А) и пропан (5,0А) адсорбируются из-за их большего размера и более сильного взаимодействия Ван-дер-Ваальса с ситом.

Метан (3,8А) проходит, достигая разделения.

Применение: Извлечение метана из жидкого природного газа (NGLs) или нефтеперерабатывающих газовых потоков.