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分子筛的催化性能

日期:2016年09月07日 | 08:10 作者:河南铭泽科技 浏览:

分子筛的催化性能
    分子筛晶体具有均匀的孔结构,孔径的大小与通常分子相当;它们具有很大的表面积。而且表面极性很高;平衡骨架负电荷的阳离子,可进行离子交换;一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体,然后以极高的分散度还原为元素状态;同时分子筛骨架结构的稳定性很高。这些结构性质,使分子筛不仅成为优良的吸附剂,而且成为有效的催化剂和催化剂载体。
    分子筛是一种固体酸,它在许多酸催化反应中,能够提供很高的热稳定性,催化活性和选择性,在炼油和石油化工工业上得到了广泛的应用。例如,催化裂化、加氢裂解、异构化、重整、歧化和烷基转移等反应。

分子筛结构

    分子筛晶体具有均匀的孔结构,很大的表面积,且表面极性很高,分子筛骨架结构的稳定性也很高。这些结构性质,使分子筛不仅成为优良的吸附剂,而且成为良好的催化剂和催化载体。在沸石分子筛结构内部进行催化反应,始于20世纪50年代后期Mobil公司的实验室。该发现标志着分子筛研究的开端。由于分子筛结构中有均匀的小内孔,催化剂反应的选择性常取决于分子与孔径的大小。这种选择性称为择形催化选择性。择形选择催化共有四种不同的形式。
1、反应物的择形催化反应混合物中的某些能反应的分子,只有直径小于内孔径的分子才能进入内孔,在催化剂部位进行催化反应。反应物的择形催化在炼油工业中已获得多方面的应用,油品分子筛脱蜡,重油加氢裂化等均是。
2、产物的择形催化产物混合物中的某些分子过大,难以从分子筛催化剂的内孔中扩散出来,这些未扩散出来的大分子或者异构成线度较小的异构体扩散出来,或者裂解成较小的分子,乃至不断地裂解,脱氢,最终以炭的形式沉积于孔内和孔口,导致催化剂失活。
3、过渡状态限制的择形催化某些反应需要比较大的空间,才能形成相应的过渡状态,这就构成了限制过渡态的择形催化。ZSM-5催化剂常用这种过渡态选择性的催化反应。可以用它催化的低分子烃类的异构化反应,裂化反应,二甲苯的烷基转移反应等。ZSM-5催化剂可以阻止结焦,具有比其他分子筛或无定形催化剂更长的寿命,这对工业生产十分有利。
4、分子交通控制的择形催化在具有两种不同形状和大小的孔道分子筛中,反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位,进行催化反应,而产物分子则从另一孔道扩散出去,尽可能减少逆扩散,从而增大反应速率。择形选择性催化的最大实用价值,在于利用其表征孔结构的不同。这种催化在炼油工艺和石油化工中也有广泛的应用。