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ZSM-5分子筛

ZSM-5分子筛

产品简介:
ZSM-5分子筛是一种高硅三维交叉直通的新结构沸石分子筛。ZSM-5分子筛亲油疏水,热和水热稳定性高,大多数的孔径为0.55nm左右,属于中孔分子筛。由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用,而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道,也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。由此,其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用。不同硅铝比的ZSM-5分子筛产品应用领域也各不相同。

ZSM-5分子筛结构:
ZSM-5分子筛属于正交晶系,空间群Pnm a,晶胞参数为a=2.017nm,b=1.996nm,c=1.343nm。ZSM-5的晶胞组成可表示为NanAlnSi96-nO192·16H2O。式中n是晶胞中Al原子个数,可以由0~27变化,即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变,但硅铝原子总数为96个。
ZSM-5分子筛的晶体结构由硅(铝)氧四面体所构成。硅(铝)氧四面体通过公用顶点氧桥形成五元硅(铝)环,8个这样的五元环组成ZSM-5分子筛的基本结构单元。ZSM-5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒形孔道(孔道尺寸为0.54×0.56nm)和截面近似为圆形Z字型孔道(孔道尺寸为0.52×0.58nm)交叉所组成,如图1如示。两种通道交叉处的尺寸为0.9nm,这可能是ZSM-5催化活性及其强酸集中处。ZSM-5分子筛具有规整的孔道结构,大比表面积,高水热稳定性,良好的离子交换性能及丰富可调的表面性质。

ZSM-5分子筛孔道结构示意图

ZSM-5分子筛特性:
1、热稳定性:ZSM-5分子筛的热稳定性很高。这是由骨架中有结构稳定的五元环和高硅铝比所造成。比如,将试样在850℃左右焙烧2小时后,其晶体结构不变。甚至可经受1100℃的高温。到目前为止,ZSM-5分子筛是已知分子筛中热温定性最高者之一。所以将它用于高温过程是特别适宜的。例如用它作为烃类裂解催化剂,可经受住再生催化剂时的高温。
2、耐酸性:ZSM-5分子筛具有良好的耐酸性,它能耐除氢氟酸以外的各种酸。
3、水蒸汽稳定性:当其他分子筛受到水蒸汽和热时,它们的结构一般被破坏,导致不可逆失活。而Mobil公司用ZSM-5分子筛作为甲醇转化(水是主要产品之一)的催化剂。这表明ZSM-5分子筛对水蒸汽有良好的稳定性。540℃下用分压为22mmHg柱的水蒸汽处理ZSM-5分子筛和HY分子筛24小时后,ZSM-5分子筛的结晶度约为新鲜催化剂的70%,可是在同样条件下,HY分子筛的骨架几乎全部被破坏。
4、憎水性:ZSM-5分子筛具有高硅铝比,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分子筛所吸附。尽管水分子的直径小于正己烷,但ZSM-5分子筛对正己烷的吸附量一般大于水(见表)

吸附质 正己烷
吸附量(重%) 9.7 8.3

5、不易积炭:ZSM-5分子筛孔口的有效形伏、大小及孔道的弯曲,阻止了庞大的缩合物的形成和积累。同时,ZSM-5分子筛骨架中无大于孔道的空腔(笼)存在,所以限制了来自副反应的大缩合分子的形成。从而使ZSM-5分子筛催化剂积炭的可能性减少。ZSM-5分子筛对烷基芳烃进入孔道形成障碍,因而反应过程中它不能在较小的孔道中继续反应,最后缩聚形成焦。所以ZSM-5分子筛比Y型分子筛的积炭速率慢得多,几乎相差两个数量级。ZSM-5分子筛的容炭量也较高。
6、优异的择形选择性:以沸石分子筛作为催化剂,只有比晶孔小的分子可以出入催化反应的进行受着沸石晶孔大小的控制,沸石催化剂对反应物和产物分子的大小和形状表现出极大的选择性。ZSM-5分子筛十元环构成的孔道体系具有中等大小孔口直径,使它具有很好的择形选择性。

ZSM-5分子筛技术指标:

外观 白色粉末
比表面积(m2/g) ≥350
孔体积(cm3/g) ≥0.29
平均粒径(nm) 80~150
SiO2/ Al2O3(摩尔比) 10~3000

ZSM-5分子筛的具体应用:
1、在炼油工业领域中的应用:柴油加氢降凝、润滑油催化脱蜡、恢复汽油辛烷值、催化裂化汽油降烯烃、芳烃择形转化和甲醇择形转化等。以 ZSM-5 分子筛为基础的著名工艺有:Mobil中馏分油脱腊工艺(MDDW),润滑油脱蜡工艺(MLDW),M-重整工艺,Mobil-Badger合成乙苯工艺,由轻质烃类合成芳烃的Cyclar工艺(LPGBTX),二甲苯异构化工艺(MVPI),甲苯歧化工艺(MTDP),甲醇制汽油工艺(MTG)等。
2、在精细化工领域中的应用:由二甘醇合成 1,4-二烷,由异丁烯、甲醇合成 MTBE(甲基叔丁基醚),合成 3 ,5-二甲基吡啶等。
3、在环境保护领域中的应用:ZSM-5分子筛在环保行业中应用主要体现在对VOCs吸附能力强,效果好。可应用于噻吩的脱除,苯酚的脱除、三氯乙烯的脱除、NOx转化为N2,甲醛的脱除,H2S的脱除等。
4、在化工防腐方面的应用:化工设备及管道中流过的液体大多数具有腐蚀性,很容易腐蚀管道及设备,使其性能及生产过程的安全性大大降低。ZSM-5分子筛对除氢氟酸外的腐蚀性液体酸具有耐腐蚀能力。ZSM-5分子筛涂层表现出的耐腐蚀性归因于其在金属表面形成的几纳米厚度的致密连续的沸石膜。ZSM-5沸石膜能够有效抵制盐酸、硝酸、磷酸和硫酸的腐蚀。
5、在电化学中的应用:由于全固态锂聚合物电池(LPBS)具有能量密度高、安全性好、便于携带等特点,它可能是未来使用最多的化学电源之一,具有良好的应用前景。ZSM-5分子筛的加入可以有效地增加微孔膜的电导率。ZSM-5分子筛制备的电解质的综合性能远高于三氧化二铝制备的电解质。该方法工艺简单,特别适合工业化。ZSM-5分子筛在醇类燃料电池这一新型领域有着潜在的应用前景。

ZSM-5分子筛不同硅铝比的具体应用:

ZSM-5分子筛SiO2/ Al2O3(摩尔比) 具体应用
12.4 甲醇制汽油
19 苄基化反应
24 聚乙烯裂解
29.2 烷基化,缩合, 缩醛化
31.4 乙醇脱水
34.2 大分子裂解
48 甲醇脱水制二甲醚
48 催化裂化
51.4 缩醛化反应
51.4 合成甲氧查尔酮
63 甲醇制汽油
100~150 择形催化
220~400 环保方面水中VOC的吸附

产品包装:

150kg/桶,内衬塑料膜化学品专用铁桶。