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分子筛催化剂A1211-曹云松
分子筛催化剂及研究现状





分子筛(沸石)
是指一类具有骨架结构的微孔结晶性材料。微孔的孔道尺寸与分子直径大小相当,能在分子水平上筛分物质。
催化机理
反应物分子(尺寸小于沸石分子孔穴) 进入分子筛内发生催化反应, 生成的产物分子(尺寸小于沸石分子孔穴) 从分子筛孔穴流出, 从而完成催化反应。
常用的沸石分子筛类型
已发现天然沸石有40多种,人工合成的沸石分子筛达200种。
1、方钠型沸石,如A型分子筛
2、八面型沸石,如X-型、Y-型分子筛
3、丝光型沸石
4、高硅型沸石,如ZSM-5等
分子筛结构是由三级结构单元逐级堆砌而成
第一结构层次-TO4四面体
第二结构层次-多元环
第三结构层次-多面体和笼

国外发展情况
上世纪50年代( 1954年) , 美国联合碳化学公司(UCC )首次开发出合成沸石分子筛, 称为第一代沸石分子筛。
上世纪70 年代( 1972 年), 美国Mob il公司的研究人员开发出由Zeo lites Socony Mobil缩写命名的ZSM 系列高硅铝比沸石分子筛, 称为第二代沸石分子筛。
上世纪80年代( 1984年) , 美国联合碳化学公司(UCC ) 的研究人员将硅元素引入A lPO4 分子筛中合成出一系列磷酸硅铝分子筛( SAPO ),称为第三代沸石分子筛。
上世纪90 年代( 1992 年), 美国Mob il公司的研究人员采用较长链烷烃或芳烃的季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂首次合成出MCM 系大孔径分子筛。
国内发展情况
上世纪60年代左右, 上海试剂五厂等开展沸石分子筛的研制开发工作, 合成出A 型、X 型、Y型沸石分子筛。
上世纪80年代, 金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM·5沸石分子筛。并将其广泛应用于催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。
中科院大连化物所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作, 开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂及甲醇转化制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大试验, 据称, 该研究所采用改性SAPO-34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97% , 低碳烯烃选择性达90%。

SPAO-11分子筛催化剂
中孔分子筛,具有二维的非交叉的十元环椭圆型孔,*,类似于硅铝沸石,具有某些磷铝酸盐分子筛的特性。
具有两种合成方法:微波合成法和水热合成法。因其合成条件的不同表现出不同的强酸度,因此呈现出独特的催化性能。目前已应用于裂化,加氢裂化,芳烃和异构烷烃的烷基化,二甲苯异构化,聚合,加氢,脱氢,烷基转移,脱烷基以及水和反应等多种石油炼制与石油化工过程中。
ZSM-5沸石分子筛
具有三维十元环孔道,含两类孔道,其一为十元环直孔道,另一为具有Zigzag形状的十元环孔道。
热稳定性 ZSM-5热稳定性很高。这是由骨架中有结构稳定的五元环和高硅铝比所造成。
耐酸性 ZSM-5 沸石具有良好的耐酸性能, 它能耐除氢氟酸以外的各种酸。
憎水性 ZSM-5具有高硅铝比, 其表面电荷密度较小。而水是极性较强的分子, 所以不易为ZSM-5 所吸附。

可用于烷烃的芳构化、催化裂化及异构化
近年来因其独特的孔道结构及表面酸碱特性,其催化反应主要在酸碱中心进行,可以用于甲醇转化为烃类过程,低碳烷烃脱氢过程。同时高硅ZSM-5分子筛催化剂为疏水性,对甲醇转化为烃类的活性和热稳定性都很好。改性的ZSM-5沸石分子筛更能提高其催化性能。改性方法有水蒸汽改性、离子交换改性、化学气相沉积改性。水蒸气改性是通过改变分子筛的硅铝比来达到改性目的。