ZSM5分子筛催化剂的研究进展.docVIP

ZSM-5 分子筛催化剂的研究进 从19世纪末至20世纪初，化学工业中利用催化技术的生产过程日益增多，为适应对工业催化剂的要求，逐步形成了产品品种多、制造技术进步、生产规模和产值与日俱增的催化剂工业。随着环保意识的增强，对清洁能源的不断提高，人们越来越多研究环保型催化剂。其中，沸石分子筛催化剂作为一个清洁的、有选择性的可循环的催化剂在炼油行业和化工行业都广泛应用。分子筛具有稳定的骨架结构、可调变的孔径、较高的比表面积和吸附容量，在催化领域引起广泛的关注，同时也反映了分子筛催化剂的良好应用潜力。在此，着重讲述ZSM-5分子筛催化剂的发展情况与工业应用。 1、ZSM-5分子筛催化剂的发展历史 上世纪60年代末期，美国联合碳化学公司（UCC)开发出合成分子筛，随后，美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛催化剂，并形成工业化规模生产。近几年来，市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的生产规模也不断壮大。其中，上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM-5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM-5吸附剂等系列分子筛。80年代，南开大学催化剂厂研发了不使用模板剂来合成的路线，即运用直接法合成ZSM-5分子筛。 2、ZSM-5当前前沿 ZSM-5 分子筛是MFI 结构的分子筛，（硅铝比≥ 20），骨架结构由五元环组成，具有耐热性、耐酸性、疏水性和较高的水热稳定性，孔道交叉，孔径在0.52 ～ 0.56 nm 之间，催化反应性能优异。 ZSM-5 分子筛催化剂可用于烷烃的芳构化、异构化、催化氧化、裂化及脱硫反应。近年来，主要利用其酸碱特性进行甲醇转化为烃类和低碳烷烃脱氢反应。张玲玲等考察了纳米与非纳米ZSM-5 分子筛在甲苯烷基化、二甲苯异构化反应的催化性能，结果表明：纳米ZSM-5 催化剂表面存在更多的酸量，使得催化裂化活性与氢转移活性相对较高。 陆璐等采用固相水热合成法，以有机硅烷作为添加剂，直接合成了多级孔ZSM-5 分子筛，并进行了苯、甲醇烷基化反应测试，结果表明:多级孔ZSM-5 分子筛上苯的转化率提高了约8%，甲苯及二甲苯的选择性提高了约3%，收率提高了近9％。许烽等人研究了ZSM-5 分子筛的粒径可控合成及其在甲醇转化中的催化作用，发现小粒径分子筛有利于生成轻质烃类(C1～C4)，而大粒径分子筛对C5 以上烷烃和芳烃的选择性高。韩伟等考察了低温合成HZSM-5 分子筛上甲醇制丙烯反应性能，结果表明：低温合成的分子筛晶粒较小，表面粗糙且存在微晶晶粒，比表面积、孔容较大，丙烯选择性较高。 熊强等采用水热晶化法合成钒原子改性的VZSM-5 分子筛，结果表明，钒进入分子筛骨架后，使分子筛的总酸量和强酸量降低，B 酸量减少，L 酸量增多；HVZSM-5 分子筛的脱硫效果优于HZSM-5，脱硫率提高了11%，焦炭产率下降了0.22%，液体收率升高了2%。汪红等人采用原位水热合成技术，以堇青石陶瓷为载体，合成了ZSM-5/堇青石催化剂，并考察了NO 低温氧化的催化反应性能，结果表明：ZSM-5 分子筛/堇青石催化剂具有较好的抗水汽能力。尚会建等人利用离子交换法改性HZSM-5 分子筛，结果表明：HZSM-5 分子筛经KCl、NiO 和ZnO 改性，表面形成许多小晶粒，KCl-NiO-ZSM-5催化剂催化性能较好，哌嗪的选择性最高。 3、ZSM-5工业应用 ZSM-5分子筛在国内已有广泛的用途，主要应用在柴油临氢降凝催化剂，固定床催化裂化催化剂，流动床催化裂化反应上FCC的催化剂添加ZSM-5分子筛对提高汽油辛烷值，增加气体的烯烃含量有很大益处，国内外FCC催化剂添加的ZSM-5分子筛是ZSM-5分子筛用途最多的一项，并主要集中在SiO2/Al2O3（二氧化硅与三氧化二铝的摩尔比）在40-50之间。国内FCC的助剂降低汽油的烯烃上的应用较广，在这方面的应用Si02/A1203在38-40之间，另外国内外的渣油催化裂化上采用Si02/A1203在25-30的范围内的分子筛。此外ZSM-5分子筛在化工上广泛的应用于择形催化，如对二乙苯催化剂，二甲苯异构化催化剂；另外在环保方面对水中有机物的提取采用高硅ZSM-5分子筛，Si02/A1203在220-400之间。用水玻璃和硫酸铝直接合成的ZSM-5分子筛，该产品用于低烃烷基化，异构化，芳构化，脱腊降凝的催化剂的母体，同国外用有机胺合成的ZSM-5相比，工艺简单，质量稳定，无污染，成本低，水热稳定性高。 详例如下： a.由甲醇制取液烃燃料 以ZS M 一5 分子筛择形催化剂为核心的技术, 能够高选择性地将甲醇转化为高辛烷值汽油, 其所经的化学反应过程可表示为: b