ZSM-5沸石分子篩研究課件

ZSM-5分子篩催化劑介紹姓名：王世春學號：11115010421

ZSM-5分子篩是美國Mobile公司于上世紀七十年代合成出來的一種含有有機胺陽離子的新型沸石分子篩。由于它的化學組成、晶體結構以及物化性質方面具有許多獨特性質，因此在很多有機催化反應中顯示了優(yōu)異的催化效能，在工業(yè)上得到越來越廣泛的應用，已成為石油化工領域重要的新型催化劑之一。制備原理應用實例失活原因目錄組成、結構、特性再生方法國內外研究方向一

組成、結構、特性1組成（1）一般表達式如下：（2）水熱法合成原理及工藝合成原理：生產工藝流程：2結構ZSM-5分子篩的空間結構也是類似于石墨的層狀結構，由五元環(huán)通過氧橋相互連接構成一層空間結構。這些層相互靠[SiO4]或[AlO4]四面體構成的環(huán)來聯(lián)接，造成了在ZSM-5分子篩的層與層之間也存在著孔道，也可輸送反應物和產物分子。3

性質

（1）多孔性（2）酸性

（3）熱穩(wěn)定性（4）水蒸氣穩(wěn)定性（5）積碳二應用實例甲苯甲醇烷基化：揚子石化以稀土、鈣和鎂等氧化物改性的ZSM-5分子篩作為催化劑以氫氣和水蒸氣作為載氣將原料氣送入反應體系反應溫度：300——500℃反應壓力：0.1——0.5MP再以一定的空速流過催化劑床層進行反應

三ZSM-5分子篩失活原因分析ZSM-5催化劑失活機理較為復雜，一般認為積碳是催化劑失活的主要原因，但除了積碳以外，中毒、金屬沉積、固態(tài)反應和燒結等均可造成活性降低甚至失活。1.催化劑的嚴重結碳，大量的焦炭覆蓋在催化劑活性中心上，導致孔道堵塞，引起催化劑的表面積和孔隙率的變化，反應物的擴散受到阻礙，導致反應活性降低；2.原料中的雜質如有機硫、氮化合物及重金屬等沉積在催化劑表面，使催化劑活性中心中毒；3.再生溫度是影響再生催化劑性能的主要因素，積碳和有機硫、氮化合物使催化劑暫時失活，可以通過氧化焙燒法除去；重金屬使催化劑永久失活，不能通過被燒法再生除去；4.失活ZSM-5催化劑的物相未發(fā)生根本變化。酸性分析結果表明：ZSM-5催化劑的強酸中心尤其是較強的B酸中心是導致結碳的主要活性中心。應盡量降低催化劑中的強B酸和強L酸中心，可以減緩催化劑的失活速率。四ZSM-5分子篩再生方法1.O2燒炭再生向裝有失活催化劑的固定床反應器中通入載氣N2,升溫至400℃吹掃0.5h。緩慢升高溫度到550℃，通入空氣，空氣含量逐漸提高至全部為空氣，再生時間1h。2.水蒸氣再生向裝有失活催化劑的固定床反應器中通入載氣N2,升溫至400℃吹掃0.5h。載氣N2加入20%水蒸氣，緩慢升高溫度到550℃，通入空氣，空氣含量逐漸提高至全部為空氣和水蒸氣，再生時間1h。3.甲醇再生向裝有失活催化劑的固定床反應器中通入載氣N2,升溫至400℃吹掃0.5h。緩慢升高溫度到550℃，通入空氣，空氣含量逐漸提高至全部為空氣，再生時間1h。燒炭再生后，再生氣體中加入15%甲醇，同樣在再生溫度下處理0.5h。

通過對O2燒炭再生、水蒸汽再生和甲醇再生處理方法的研究，發(fā)現(xiàn)：燒炭再生和水蒸汽再生都能很好地抑制“飛溫”，但是催化劑再生幾次后，活性明顯降低，不能再繼續(xù)使用；甲醇再生方法明顯提高了催化劑的使用壽命，在有效的再生次數(shù)內，再生后的催化劑活性基本不變，有利于工業(yè)化生產。五國內外研究方向

納米技術、信息技術和生物技術被專家們預測為21世紀社會發(fā)展的三大支柱。當前納米技術已經開始應用于催化劑領域。用納米催化劑提高催化反應的速度、活性、選擇性的研究將是未來催化科學的重大課題。因此，系統(tǒng)的研發(fā)與開發(fā)納米沸石分子篩催化劑的制備和應用具有深遠的意義。ZSM-5分子篩按其尺寸大小可分為微米ZSM-5分子篩和納米ZSM-5分子篩，雖然它們具有完全相同的結構，但是由于納米ZSM-5沸石分子篩與傳統(tǒng)的微米ZSM-5分子篩相比具有顯著優(yōu)點，因此，納米ZSM-5沸石分子篩將逐步替代傳統(tǒng)的微米ZSM-5分子篩在以下領域中得到應用：催化汽油改質、催化裂化、柴油降凝、石油化工、精細化工等。相對于微米ZSM-5沸石分子篩來說，納米ZSM-5沸石分子篩只是晶胞參數(shù)發(fā)生變化，宏觀表現(xiàn)為晶粒尺寸變小，導致納米ZSM-5分子篩有較大的外表面積，且外表面酸性位在總酸中占的比例較大，如納米ZSM-5分子篩外表面的酸量占總酸量的30％以上，而微米ZSM-5分子篩外表面的酸量僅為總酸量的3％左右，由于納米分子篩的外表面酸中心較多，因而酸性較強，這使得納米ZSM-5分子篩具有較高的反應活性。同時，晶粒變小，使得分子篩孔道變短，這樣反應物和生成物都有較高的晶內擴散速率。這些較為特殊的物化性質決定了納米分子篩在提高分子篩催化劑