ZSM-5分子篩
ZSM-5分子篩
產(chǎn)品簡(jiǎn)介:
ZSM-5分子篩是一種高硅三維交叉直通的新結構沸石分子篩。ZSM-5分子篩親油疏水,熱和水熱穩定性高,大多數的孔徑為0.55nm左右,屬于中孔分子篩。由于其獨特的孔結構不僅為擇形催化提供了空間限制作用,而且為反應物和產(chǎn)物提供了豐富的進(jìn)出通道,也為制備高選擇性、高活性、抗積炭失活性能強的工業(yè)催化劑提供了晶體結構基礎。由此,其成為了石油工業(yè)中擇形反應中最重要的催化材料之一。ZSM-5分子篩在精細化工和環(huán)境保護等領(lǐng)域中也得到了廣泛的應用。不同硅鋁比的ZSM-5分子篩產(chǎn)品應用領(lǐng)域也各不相同。
ZSM-5分子篩結構:
ZSM-5分子篩屬于正交晶系,空間群Pnm a,晶胞參數為a=2.017nm,b=1.996nm,c=1.343nm。ZSM-5的晶胞組成可表示為NanAlnSi96-nO192·16H2O。式中n是晶胞中Al原子個(gè)數,可以由0~27變化,即硅鋁物質(zhì)的量比可以在較大范圍內改變,但硅鋁原子總數為96個(gè)。
ZSM-5分子篩的晶體結構由硅(鋁)氧四面體所構成。硅(鋁)氧四面體通過(guò)公用頂點(diǎn)氧橋形成五元硅(鋁)環(huán),8個(gè)這樣的五元環(huán)組成ZSM-5分子篩的基本結構單元。ZSM-5分子篩的孔道結構由截面呈橢圓形的直筒形孔道(孔道尺寸為0.54×0.56nm)和截面近似為圓形Z字型孔道(孔道尺寸為0.52×0.58nm)交叉所組成,如圖1如示。兩種通道交叉處的尺寸為0.9nm,這可能是ZSM-5催化活性及其強酸集中處。ZSM-5分子篩具有規整的孔道結構,大比表面積,高水熱穩定性,良好的離子交換性能及豐富可調的表面性質(zhì)。
ZSM-5分子篩特性:
1、熱穩定性:ZSM-5分子篩的熱穩定性很高。這是由骨架中有結構穩定的五元環(huán)和高硅鋁比所造成。比如,將試樣在850℃左右焙燒2小時(shí)后,其晶體結構不變。甚至可經(jīng)受1100℃的高溫。到目前為止,ZSM-5分子篩是已知分子篩中熱溫定性最高者之一。所以將它用于高溫過(guò)程是特別適宜的。例如用它作為烴類(lèi)裂解催化劑,可經(jīng)受住再生催化劑時(shí)的高溫。
2、耐酸性:ZSM-5分子篩具有良好的耐酸性,它能耐除氫氟酸以外的各種酸。
3、水蒸汽穩定性:當其他分子篩受到水蒸汽和熱時(shí),它們的結構一般被破壞,導致不可逆失活。而Mobil公司用ZSM-5分子篩作為甲醇轉化(水是主要產(chǎn)品之一)的催化劑。這表明ZSM-5分子篩對水蒸汽有良好的穩定性。540℃下用分壓為22mmHg柱的水蒸汽處理ZSM-5分子篩和HY分子篩24小時(shí)后,ZSM-5分子篩的結晶度約為新鮮催化劑的70%,可是在同樣條件下,HY分子篩的骨架幾乎全部被破壞。
4、憎水性:ZSM-5分子篩具有高硅鋁比,其表面電荷密度較小。而水是極性較強的分子,所以不易為ZSM-5分子篩所吸附。盡管水分子的直徑小于正己烷,但ZSM-5分子篩對正己烷的吸附量一般大于水(見(jiàn)表)
吸附質(zhì) | 正己烷 | 水 |
吸附量(重%) | 9.7 | 8.3 |
5、不易積炭:ZSM-5分子篩孔口的有效形伏、大小及孔道的彎曲,阻止了龐大的縮合物的形成和積累。同時(shí),ZSM-5分子篩骨架中無(wú)大于孔道的空腔(籠)存在,所以限制了來(lái)自副反應的大縮合分子的形成。從而使ZSM-5分子篩催化劑積炭的可能性減少。ZSM-5分子篩對烷基芳烴進(jìn)入孔道形成障礙,因而反應過(guò)程中它不能在較小的孔道中繼續反應,最后縮聚形成焦。所以ZSM-5分子篩比Y型分子篩的積炭速率慢得多,幾乎相差兩個(gè)數量級。ZSM-5分子篩的容炭量也較高。
6、優(yōu)異的擇形選擇性:以沸石分子篩作為催化劑,只有比晶孔小的分子可以出入催化反應的進(jìn)行受著(zhù)沸石晶孔大小的控制,沸石催化劑對反應物和產(chǎn)物分子的大小和形狀表現出極大的選擇性。ZSM-5分子篩十元環(huán)構成的孔道體系具有中等大小孔口直徑,使它具有很好的擇形選擇性。
ZSM-5分子篩技術(shù)指標:
外觀(guān) | 白色粉末 |
比表面積(m2/g) | ≥350 |
孔體積(cm3/g) | ≥0.29 |
平均粒徑(nm) | 80~150 |
SiO2/ Al2O3(摩爾比) | 10~3000 |
ZSM-5分子篩不同硅鋁比的具體應用:
ZSM-5分子篩SiO2/ Al2O3(摩爾比) | 具體應用 |
12.4 | 甲醇制汽油 |
19 | 芐基化反應 |
24 | 聚乙烯裂解 |
29.2 | 烷基化,縮合, 縮醛化 |
31.4 | 乙醇脫水 |
34.2 | 大分子裂解 |
48 | 甲醇脫水制二甲醚 |
48 | 催化裂化 |
51.4 | 縮醛化反應 |
51.4 | 合成甲氧查爾酮 |
63 | 甲醇制汽油 |
100~150 | 擇形催化 |
220~1000 | 環(huán)保方面水中VOC的吸附 |