Катализатор HZSM-5 для катализатора изомеризации ZSM-5 гидроформинга

Стойкость к действию кислот

Цеолит ZSM-5 имеет хорошую стойкость к действию кислот, его устойчив к различным кислотам за исключением плавиковой кислоты.

Коэффициент моли: 15-1000
Номинальная форма катиона: Аммоний/водопод

Вес% Na₂o: 0,05
Поверхностная область, m²/g: 450

ZSM-5

Молекулярная сетка ZSM-5 похваляется уникальные и исключительные свойства, которые находят весьма широкое применение в важных процессах и применениях через широкий ряд индустрий. Обыкновенно использованный в преобразовывать метанол к бензину и дизелю так же, как переработке нефти, ZSM-5 доказывало главное к аморфическим твердым кислотным катализаторам в реакциях как изомеризация ксилола, диспропорционирование толуола и алкилирование etc. толуола на ионной реакции или изменении, цеолитах H-ZSM-5 можно вывести также для того чтобы обладать увеличенной para-селективностью. Все во всех, высокая многосторонность этого цеолита делает им поистине непременный материал через много индустрий.

Введение

Молекулярная сетка ZSM-5 сильно кремнистый цеолит aluminosilicate с пересекая и трехмерная системой канала. Своя химическая формула, NanAlnSi96-nO192 · 16H2O, показывает состав клетки блока цеолита. В этой формуле переменная, n, может выстроить в ряд от 0 до 27. Это значит что коэффициент количества молекул кремния и алюминиевых молекул можно изменить внутри довольно большой ряд с общим количеством молекул кремния и алюминиевых на 96,1, 2

ZSM-5 катализатор формы выборочный с уникальной структурой, и оно один из самых важных microporous материалов, который характеризует membered структура поры кольца 10 (10-MR). Kokotailo и др. сообщило что структура ZSM-5 в 19783 и структурного описания ZSM-5 показана в таблице в диаграмме 1.

Рамки ZSM-5 содержат романную конфигурацию соединенного tetrahedra, который основные строя блоки трехмерных систем канала внутри структуры цеолита. Вторичный строя блок который формирует от этих tetrahedra показать расположение 5-1, основная характеристика цеолитов Pentasil, которыми сформированы 5 membered колец кислорода. 14 комбайнов tetrahedra для того чтобы сформировать субблок (названный блок Pentasil) с 8 сторонами, все pentagonal в форме. Pentagonal субблоки показывают симметрию 41 m2 (D2d) и линейный рычаг этих результатов блоков в образовании цепей удлиненных вдоль z-оси. Структура рамок проходит параллельно к ориентациям <010> и <100> показана в диаграмме 2,4

Диаграмма 1. структурное описание цеолита ZSM-5

Рамки ZSM-5 содержат 2 набора 10-MR каналов, идущий перпендикуляр до один другое, через решетку. Один набор каналов прямо с немножко Å эллиптического сечения (5,2 x 5,7) и других каналов, который побежали в образовании зигзага (синусоидальном) с Å круглого сечения (5,3 x 5,6) .5

Диаграмма 2. структура рамок

Дифракция рентгеновских лучей (XRD) сильное и охотно - доступный метод для определять расположения атомов внутри цеолит. Как любой другой кристаллический материал, цеолит ZSM-5 показывает уникальные дифракционные карты. Такие анализы XRD полезны для структурного идентификации. Анализ XRD для ZSM-5 показывает 5 характерных пиков, как показано в диаграмме 3, ясно показывая структуру MFI.

Диаграмма 3. анализ XRD цеолита ZSM-5

Изображения SEM изменения ZSM-5 согласно методу и прекурсорам синтеза. Несколько различных словотолкования и форм ZSM-5 доступны для приобретения на магазине ACS материальном онлайн.

Синтез

От момента молекулярная сетка ZSM-5 успешно была синтезирована и было открыто свое превосходное представление в применениях, исследователи работало неутомимо на начинать различные методы для произведения ZSM-5.6-8 настоящего, самые популярные методы синтеза ZSM-5 можно грубо разделить в следующие 3 категории: синтез в системах органического амина и неорганического амина; синтез в системах нагрузки; и синтез в гидротермических системах не-гидро-термальном systems.9-12 хотя вышесказанные методы включают различные шаблоны, сырье (включая различные источники кремния и алюминиевые источники) и принципах остается этим же. Структура сырья переставлена для того чтобы сформировать уникальные структуры канала поры мы знаем как молекулярное sieves.13-14

Коэффициенты TPA+ и SiO2/Al2O3 2 важного фактора который влияют на синтез молекулярной сетки ZSM-5. Щелочность смеси геля дополнительный параметр который играет основную роль. Высокое содержание кремнезема этой структуры делает материал особенно чувствительной к солюбилизировать в сильно щелочных средах. На высокой концентрации окисоводопода, выращивание кристаллов и явления растворения состязаются, приводящ в образовании более небольших кристаллов.

Исследования показывали что охотно crystallizable природу цеолита ZSM-5 от систем геля можно сформировать используя различные органические templating агенты. Van der Gaag показывает что, 6 hexanediol, 1,6 hexanediamine, 1 пропанол, 1 пропиламин, и pentaerythritol все ободряют образование этой структуры. Катион TPA+ предпочитаемая добавка к смеси синтеза в этом случае, по мере того как он сильно ободряет образование структуры ZSM-5 над широкийа ассортимент коэффициентов SiO2/Al2O3. Падения этого метода, однако, включают высокую цену добавок, коррозионности и потребности для удаления добавок перед использовать цеолит для своей каталитической деятельности. Были сделаны попытки синтезировать цеолит ZSM-5 от свободного от шаблон средства геля и были сообщены, что производят некоторые результаты сильно кристаллический материал ZSM-5. Делаются непрерывные попытки эффективно произвести хорошие кристаллические цеолиты ZSM-5 на низких ценах.

Применения

Theproperties определенного цеолита ZSM-5 зависит от своего кристаллического расположения рамок, единообразия своего размера канала и кислотности. Цеолиты ZSM-5 равномерно определяли размер поры которое приходит к преимуществу когда молекулы более большие чем размер канала не могут сформировать внутри цеолит с исключениями, временами, на пересечениях. Размеры поры цеолита ZSM-5 также уникально соответствующие для образования олефинов C7 и C8, и их циклизации к соответствуя ароматичным смесям. Это уникальное свойство ZSM-5 ограничивает образование di и три- циклических ароматичных смесей, которые прекурсоры кокса.

Определенное свойство которое делает цеолиты ZSM-5 особенно полезный для коммерческих применений селективность формы. Термина «селективность формы» была чеканить в 1960 Weisz и Frilette для того чтобы описать уникальные каталитические свойства небольшой поры молекулярного sieves.15 она не будет до позже что наличие синтетических средних цеолитов поры 6Å расширило область селективности формы. В конечном счете, было единообразием и среднего размера отверстием поры ZSM-5, вместе с вероятностью формировать молекулы продукта, которые сделали цеолиты семьи pentasil соответствующей для катализирования формы выборочного. Цеолит ZSM-5 отличается значительно от большинств других молекулярных сеток в этом своя селективность формы имеет очень широкое динамическое range.16

Вообще, селективность формы можно расклассифицировать в следующие категории: (1) селективность реактанта, (2) ограниченная селективность государства перехода и (3) селективность продукта.

(1) селективность реактанта

Селективность реактанта когда только некоторый тип молекулы реактанта, более небольшой в размере сравненном к другим, отражен и проходит через поры катализатора. Процесс dewaxing отгона Mobil, например, процесс формы реактанта выборочный в котором только прямая цепь или немножко разветвленный парафинирует присутствующее в отгоне может войти поры ZSM-5, куда они получают треснутыми к более светлым продуктам. Это производит продукт a более менее «waxy» с более низкой минимальной температурой текучести нефти.

(2) ограниченная селективность государства перехода

Это происходит когда и молекулы реактанта и молекулы продукта небольшие достаточно для того чтобы отразить через канал, но промежуточные звена реакции больше чем любые реактанты или продукты и специально ограничены. Одномолекулярный а не двумолекулярные государства перехода благоволите к на этих условиях. Самый важный пример ограниченной селективности государства перехода отсутствие предыдущий варить в ZSM-5 типе молекулярные сетки. Этот тип селективности формы играет главную роль в выборочный трескать парафинирует в семье ZSM-5 цеолитов. Например, стерическое напряжение более большого комплекса государств перехода необходимо, что треснуло метиловый пентан 3 в ZSM-5 предложенная причина свое малоактивного чем это из н-гексана. Метанол к преобразованию бензина (MTG) другой важный пример селективности формы государства перехода, где доступный космос в полостях ZSM-5 определяет самый большой двумолекулярный комплекс реакции который можно сформировать.

(3) селективность продукта

Это происходит когда некоторые из продуктов сформированных внутри поры слишком громоздки для того чтобы отразить вне и появиться как наблюдаемые продукты. Они или преобразованы к более менее громоздким молекулам (например equilibration) или окончательно выключают катализатор путем преграждать поры. Диспропорционирование m-ксилола самый лучший пример этого. Среди алкилированных продуктов, 1, 3, trimethy коксобензол 5 преференциально будет сформировано к громоздкие коксобензолу молекулы 1,3,5 продуктов trimethy. Подобно, в изомеризации ксилола, p-изомер преференциально сформирован сравненный к o-изомеру.

Одна из характеристик уникальной формы выборочных H-ZSM-5 своя para-селективность в electrophillic реакциях замещения как алкилирование и диспропорционирование алкиловых aromatics. Путем регулировать кисловочную деятельность при места цеолита и контролировать параметры диффузии, высокой para-селективности можно достигнуть.

Заключение

Вышесказанные особенности цеолита ZSM-5 делают им сильно соответствующий катализатор для неимоверно большого разнообразия производственных процессов включая трескать формы выборочный как M-формировать, dewaxing отгона, и lube де-вощить процессы. Процессы ароматизирования как M-2 формируя, cyclar, aroforming, и метанол к бензина (MTG) преобразования преимуществу также сильно от цеолита ZSM-5 так же, как сформировать выборочные процессы преобразования как изомеризация ксилола, диспропорционирование толуола, синтез этилбензола, и синтез толуола para этиловый. Он идет без говорить что цеолит ZSM-5 сильно ценный материал в много индустрий по всем направлениям.