ZSM-5沸石分子筛研究课件

ZSM-5分子筛催化剂介绍姓名：王世春学号：11115010421

ZSM-5分子筛是美国Mobile公司于上世纪七十年代合成出来的一种含有有机胺阳离子的新型沸石分子筛。由于它的化学组成、晶体结构以及物化性质方面具有许多独特性质，因此在很多有机催化反应中显示了优异的催化效能，在工业上得到越来越广泛的应用，已成为石油化工领域重要的新型催化剂之一。制备原理应用实例失活原因目录组成、结构、特性再生方法国内外研究方向一

组成、结构、特性1组成（1）一般表达式如下：（2）水热法合成原理及工艺合成原理：生产工艺流程：2结构ZSM-5分子筛的空间结构也是类似于石墨的层状结构，由五元环通过氧桥相互连接构成一层空间结构。这些层相互靠[SiO4]或[AlO4]四面体构成的环来联接，造成了在ZSM-5分子筛的层与层之间也存在着孔道，也可输送反应物和产物分子。3

性质

（1）多孔性（2）酸性

（3）热稳定性（4）水蒸气稳定性（5）积碳二应用实例甲苯甲醇烷基化：扬子石化以稀土、钙和镁等氧化物改性的ZSM-5分子筛作为催化剂以氢气和水蒸气作为载气将原料气送入反应体系反应温度：300——500℃反应压力：0.1——0.5MP再以一定的空速流过催化剂床层进行反应

三ZSM-5分子筛失活原因分析ZSM-5催化剂失活机理较为复杂，一般认为积碳是催化剂失活的主要原因，但除了积碳以外，中毒、金属沉积、固态反应和烧结等均可造成活性降低甚至失活。1.催化剂的严重结碳，大量的焦炭覆盖在催化剂活性中心上，导致孔道堵塞，引起催化剂的表面积和孔隙率的变化，反应物的扩散受到阻碍，导致反应活性降低；2.原料中的杂质如有机硫、氮化合物及重金属等沉积在催化剂表面，使催化剂活性中心中毒；3.再生温度是影响再生催化剂性能的主要因素，积碳和有机硫、氮化合物使催化剂暂时失活，可以通过氧化焙烧法除去；重金属使催化剂永久失活，不能通过被烧法再生除去；4.失活ZSM-5催化剂的物相未发生根本变化。酸性分析结果表明：ZSM-5催化剂的强酸中心尤其是较强的B酸中心是导致结碳的主要活性中心。应尽量降低催化剂中的强B酸和强L酸中心，可以减缓催化剂的失活速率。四ZSM-5分子筛再生方法1.O2烧炭再生向装有失活催化剂的固定床反应器中通入载气N2,升温至400℃吹扫0.5h。缓慢升高温度到550℃，通入空气，空气含量逐渐提高至全部为空气，再生时间1h。2.水蒸气再生向装有失活催化剂的固定床反应器中通入载气N2,升温至400℃吹扫0.5h。载气N2加入20%水蒸气，缓慢升高温度到550℃，通入空气，空气含量逐渐提高至全部为空气和水蒸气，再生时间1h。3.甲醇再生向装有失活催化剂的固定床反应器中通入载气N2,升温至400℃吹扫0.5h。缓慢升高温度到550℃，通入空气，空气含量逐渐提高至全部为空气，再生时间1h。烧炭再生后，再生气体中加入15%甲醇，同样在再生温度下处理0.5h。

通过对O2烧炭再生、水蒸汽再生和甲醇再生处理方法的研究，发现：烧炭再生和水蒸汽再生都能很好地抑制“飞温”，但是催化剂再生几次后，活性明显降低，不能再继续使用；甲醇再生方法明显提高了催化剂的使用寿命，在有效的再生次数内，再生后的催化剂活性基本不变，有利于工业化生产。五国内外研究方向

纳米技术、信息技术和生物技术被专家们预测为21世纪社会发展的三大支柱。当前纳米技术已经开始应用于催化剂领域。用纳米催化剂提高催化反应的速度、活性、选择性的研究将是未来催化科学的重大课题。因此，系统的研发与开发纳米沸石分子筛催化剂的制备和应用具有深远的意义。ZSM-5分子筛按其尺寸大小可分为微米ZSM-5分子筛和纳米ZSM-5分子筛，虽然它们具有完全相同的结构，但是由于纳米ZSM-5沸石分子筛与传统的微米ZSM-5分子筛相比具有显著优点，因此，纳米ZSM-5沸石分子筛将逐步替代传统的微米ZSM-5分子筛在以下领域中得到应用：催化汽油改质、催化裂化、柴油降凝、石油化工、精细化工等。相对于微米ZSM-5沸石分子筛来说，纳米ZSM-5沸石分子筛只是晶胞参数发生变化，宏观表现为晶粒尺寸变小，导致纳米ZSM-5分子筛有较大的外表面积，且外表面酸性位在总酸中占的比例较大，如纳米ZSM-5分子筛外表面的酸量占总酸量的30％以上，而微米ZSM-5分子筛外表面的酸量仅为总酸量的3％左右，由于纳米分子筛的外表面酸中心较多，因而酸性较强，这使得纳米ZSM-5分子筛具有较高的反应活性。同时，晶粒变小，使得分子筛孔道变短，这样反应物和生成物都有较高的晶内扩散速率。这些较为特殊的物化性质决定了纳米分子筛在提高分子筛催化剂