选择吸附用13X分子筛材料的性能评价及标准化

张 佳 朱 琳 王鹏飞

1上海绿强新材料有限公司（上海 2018061）2上海 化工研究院（上海 200062）

工作研究

选择吸附用13X分子筛材料的性能评价及标准化

张 佳1朱 琳2王鹏飞1

1上海绿强新材料有限公司（上海 2018061）2上海 化工研究院（上海 200062）

13X分子筛因具有很好的选择性吸附、分离性能，广泛应用于石油化工、煤化工、天然气等领域。介绍了13X分子筛的性能评价方法及标准化过程，并对HG/T2690—2012《13X分子筛》行业标准进行了解读与介绍，可以帮助各领域标准应用者正确运用标准，以达到预期目的。

13X分子筛 标准 性能评价

0 前言

分子筛是一种内部拥有丰富、均匀孔道的碱金属硅铝酸盐或磷铝酸盐晶体，可根据孔径尺寸来择形选择性吸附物质，又可根据分子的不同极性决定优先吸附次序，对极性强的分子表现出较强的吸附能力。作为一种吸附剂，分子筛具有极高的分离精度和分离率，且吸附过程可逆，有很好的耐热性和稳定性，可反复再生使用，因此被认为是一种清洁、绿色的分离材料。迄今，分子筛分离净化技术已在化工行业中发挥了重要作用，被广泛应用于多领域的分离、净化过程中。

13X分子筛是分子筛产品中应用较广的一类分子筛，其吸附孔径为10Å，十分适合吸附水、二氧化碳、硫化物等物质，在石油化工、煤化工、天然气、液态烃类等领域的原料及产品的净化、除湿过程中都有广泛应用。分子筛吸附剂作为分离净化过程中的核心材料，其吸附性能不仅决定着净化过程的效果，还影响着后续过程的质量，因此，应用领域对分子筛的性能通常都有着严格的要求。

国内对13X分子筛产品的首个行业标准发布于1995年，该标准对13X产品的基本性能制定了技术指标及检测方法。但随着化工技术的不断发展及人们环保意识的不断增强，各领域对原料气及产品的净化纯度要求不断提高，不断追求降低分子筛的使用量，延长吸附周期，促使分子筛行业朝着高效、低耗产品方向发展。与之相比，20世纪90年代制定的13X分子筛行业标准无论在产品覆盖范围还是性能指标上都显得严重落后，不利于整个行业的发展，降低了中国产品在国际市场上的竞争力。

根据工信部行业标准制修订计划，上海化工研究院、上海绿强新材料有限公司对目前市场上的13X分子筛产品进行了性能及测试方法的研究，于2012年修订了《13X分子筛》行业标准，修订后的标准为HG/T2690—2012《13X分子筛》，该标准已于2013年6月实施。该标准的实施对规范该类产品的生产、销售和质量监督起到十分重要的作用，有利于引导行业健康发展。

1 13X分子筛产品的标准化过程

我国13X分子筛的研制和生产开始于20世纪70年代末，当时生产的13X分子筛主要用于工业气体干燥、空分装置原料气的净化、液态碳氢化合物和天然气的脱硫，用以替代国外进口的同类产品。为了对产品的质量进行有效地控制，改变国产13X分子筛生产的无标状态，增强国产13X分子筛的市场竞争能力，促进产品的应用和推广，上海化工研究院于1995年制订了行业标准HG/T2690—1995《13X分子筛》，并于1996年实施。

该版标准的技术项目主要包括吸附性能、机械强度、工业设计参数等，并根据收集到的样品情况制定了相应的技术指标。

在吸附性能方面规定了静态水吸附性能、包装品含水量和静态二氧化碳吸附性能等测试方法。前两项测试采用了差重法，参照GB/T6287—1986《分子筛静态水吸附测定方法》和GB/T10505.4—1989《3A分子筛包装品含水量测定方法》执行。静态二氧化碳吸附测试则采用了真空吸附仪（见图1），在压差33kPa的压力、0℃的吸附温度下测定分子筛的静态二氧化碳饱和吸附量，通过石英弹簧拉伸长度的变化，利用胡克定律计算出吸附量。

13X分子筛在使用过程中将不可避免地面临颗粒与容器壁接触引起的磨损与碰撞、上层物料的重力负荷及操作时气流所产生的冲击力等，因此标准对产品的抗压碎力和磨耗率进行了规范，测试方法参照GB/T10505.1—1989《3A分子筛抗压碎强度测定方法》和GB/T10505.2—1989《3A分子筛磨耗率测定方法》执行。

此外，产品的堆积密度和粒度对吸附分离装置的设计十分重要，标准中对该两项指标也规范了测试方法，参照GB/T6286—1986《分子筛堆积密度测定方法》和GB/T6288—1986《粒状分子筛粒度测定方法》执行。

随着工业技术的进步，1995版行业标准在实施过程中逐渐遇到了一些问题。原标准仅对颗粒状分子筛成型产品进行了规范，未覆盖粉状13X分子筛材料。13X分子筛粉材作为成型产品的主要原料，长久以来一直没有统一的行业标准和判断依据，这对分子筛成型产品十分不利，企业在贸易过程中也容易引起质量争议。

在分子筛制造技术的提升过程中，许多分子筛厂家生产的粒状分子筛的吸附能力、抗压强度等都在逐步提高，很多性能已经远远超过原有标准的要求。这些性能与产品的使用效果、使用寿命、使用稳定性等都密切相关，是分子筛的重要考核指标。但原标准中部分技术指标偏低，已无法起到行业监督及促进行业发展的目的。

此外，现在市场上对13X分子筛产品的粒度分类要求与原标准发生了较大的变化，因此无法将产品归类贯标也是标准实施过程中遇到的一大问题。在原标准中将产品品质划分为三类，分别为合格品、一等品和优等品，而在使用过程中发现这样的分类没有实用价值。

为解决原标准与实际市场情况脱节的问题，增大行业内产品的质量监督范围和力度，在原有工作的基础上，通过广泛收集行业内样品，对标准覆盖范围、检测方法及技术指标进行了大量的研究、分析工作，并经过分子筛标委会各委员的讨论评审，最终完成了《13X分子筛》行业标准的修订工作，该标准于2013年顺利实施。

2 新标准的先进性

2.1 扩大标准覆盖范围

新标准中增加了13X分子筛粉状材料的技术要求及测试方法。除了与颗粒产品相同的吸附性能测试、堆积密度测试外，还根据产品特性，增加了pH值及筛余量的测试项目，并在标准中给出了详细的测定方法。此次13X分子筛粉状材料标准的建立使13X分子筛产品从源头建立了质量标准，对提高分子筛成型产品的质量尤为重要。此外，13X分子筛原粉作为一类重要的13X分子筛商品，通过制定标准，也可大大增强该类产品的市场竞争力。

2.2 规范产品分类及制定合理的技术指标

根据行业内收集到的样品情况，新标准对颗粒状产品进行了再分类。条形产品分为d1.5mm～1.7 mm和d3.0mm～3.3mm两类，球形产品分为d1.6 mm～2.5mm和d3.0mm～5.0mm两类。通过对样品进行大量测试分析，针对不同类别的产品制定了相应的技术要求。

在测试过程中发现，目前行业内产品性能普遍提升，部分厂家的产品性能接近甚至超过国外样品，因此，在定标时大部分技术指标都较原标准有所提升，在静态水吸附及静态二氧化碳吸附性能上表现的尤为明显。此外，为了反映行业普遍水平，同时显示行业优秀产品的性能水平，在制定技术指标时，将产品品质分为合格品和优等品两类，标准使用者可根据自己的情况参考相应的标准。

通过修订13X分子筛产品分类和技术指标，使HG/T2690—2012《13X分子筛》行业标准更具先进性，既符合我国国情，又逐步与国际同行业产品接轨。

2.3 提高测试方法的可操作性

静态二氧化碳吸附测定是13X分子筛一项重要的性能指标，反映了13X分子筛的吸附能力。该项指标采用真空吸附仪测定，原标准的吸附温度为0℃。但在实际应用过程中，环境温度不可能为0℃，使得这一测试数据对分子筛使用单位没有实际应用意义，反而容易误导使用者。而对于分子筛生产厂家，对产品进行质量监控时需要频繁测定该项目，控制0℃吸附温度则比较麻烦，加大了操作难度。因此，在此次修订时，对于静态二氧化碳吸附量测定制定了两个方法，吸附温度分别为0℃和25℃。考虑到25℃控温较0℃控温易产生误差，标准中对两种测试方法的应用范围进行了明确规定，即吸附温度为25℃的测定方法可用于厂商的出厂检验和用户的验收检验方法，而吸附温度为0℃的测定方法则作为型式试验方法及仲裁检验方法。

通过对检验方法的修订，提高了标准的可操作性，同时也有利于标准的推广贯标。

3 结语

本标准的修订，通过对选择吸附用13X分子筛测试方法的研究，完善了分析检测体系，扩大了标准覆盖范围，填补了国内空白。制定的技术指标更具指导意义，既反映了行业水平又能够满足市场需要，可以有效规范13X分子筛产品的生产和使用。该标准的实施，可以为行业内提供有效的技术监督依据，增强我国13X分子筛产品的国际竞争力，同时为我国分子筛行业的稳定、快速发展奠定基础。

The Performance Evaluation and Standardization of Molecular Sieve 13X

Zhang Jia Zhu Lin Wang Pengfei

Molecular sieve 13X has excellent selective adsorption and separation performance, and it is widely used in petrochemical industry, coal chemical industry, natural gas industry, etc. Describes the performance evaluation methods and standardization process for molecular sieve 13X, introduces and interprets the standard HG/T 2690—2012“molecular sieve 13X”, in order to help the users in different fields apply the standard properly to achieve the expected purposes.

Molecular sieve 13X; Standard; Performance evaluation

（略）

TQ649

2014年4月

上海市科学技术委员会科研计划项目（课题编号：12DZ0501400）

张 佳 女 1986年生 硕士 研究方向为分子筛催化剂材料