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分子筛的催化作用
作者: 发布日期:2017-05-05
分子筛,它是具有均一微孔结构而能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。是一种结晶型的硅铝酸盐,有天然和合成两种,其组成SiO2与Al2O3之比不同,商品有不同的型号.在化学工业、石油工业及其他部门,分子筛广泛应用于气体和液体的干燥、脱水、净化、分离、回收及催化裂化等石油加工过程的反应。
分子筛催化剂,又称沸石分子筛催化剂,系指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的热稳定性和水热稳定性,可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。广泛应用在石油化工中作为催化裂化、裂解、选择性重整等反应。
正是由于人们认识到分子筛催化剂在催化界的重要地位,广阔的利用领域和发展前景,人们积极地投身到分子筛催化剂的研制事业。经过他们的努力,最近出现了一些新的分子筛催化剂。一下是其中的几种:
一、纳米分子筛催化剂
目前,已用小晶粒分子筛作为催化剂的反应有:加氢裂化、流化催化裂化( FCC) 、苯的烷基化、烯烃的齐聚反应、甲醇制汽油(MTG) 、甲胺的合成等。综观这些反应结果, 小晶粒分子筛用于催化反应有以下几个特点: (1) 反应活性高。超细分子筛的比表面积比普通的分子筛大, 表面原子数目增多,其周围缺少相邻的原子, 有很多未饱和键, 易于吸附其它原子或分子,因而表现出较高的催化活性。如在加氢裂化过程中[3]。(2) 对产物特有的选择性。在FCC 过程中,采用超细的Y型分子筛为催化剂,产物中汽油和柴油的含量高,而C1 、C2 烃类的含量较低。若采用小晶粒的β分子筛为催化剂,则产物中汽油和低碳烃类的含量比超稳Y型(USY) 分子筛高, 但柴油含量相对较低,而低碳烃类中丙烯、丁烯及异丁烷的含量较高。(3) 抗积炭能力强。超细分子筛作为催化剂的优良特性之一就是抗积炭能力强,并由此而使催化剂的寿命延长。有研究表明,乙烯在HZSM25 分子筛上的齐聚反应中,晶粒越小,容炭能力越强,使用寿命也越长。(4) 能提高负载金属组分的分散性和负载量。超细分子筛由于具有较大的外表面积、更多的孔口,金属组分更易进入分子筛的孔道,提高其分散性和有效含量,从而增加了催化剂的活性,维持更长的使用寿命。
二、介孔固体超强酸催化剂
以廉价的累托土为原料,采用硅锆双组分交联并引入SO2-4 进行改性,在500 ℃焙烧后可制得介孔固体超强酸催化剂(SO2 -4 / SiZrR) ,用于催化分子较大的水杨酸与正丁醇的酯化反应,催化性能明显优于芳基磺酸和目前生产上使用的浓硫酸等催化剂,能使水杨酸转化率高达86.85 % ,酯化选择性高达99.5 %. SO2 -4 / SiZrR 的超强酸中心为L 酸中心,是主要的催化活性中心. 采用硅锆双组分交联剂,有利于增大SO2 -4 / SiZrR 的孔径并提高热稳定性[5].
三、分子筛光催化剂
  开发具有广泛用途包括光催化合成和选择性氧化有机物的新型光催化剂是光催化研究领域所面临的重要挑战之一. 传统分子筛一般由Si 、Al 通过氧键连接成的聚多阴离子骨架和维持电中性的阳离子组成,因此具有高的化学稳定性,而且可透过大部分的可见及紫外光。丰富规整的微孔和笼结构又使它拥有大比表面,这就具备了光催化剂载体的基本条件分子筛因为其特殊的结构和性能,有助于提高光催化效率,因而近越来越受到重视。

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