化学新型绿色催化剂——分子筛催化剂.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse化学新型绿色催化剂——分子筛催化剂【摘要】对微孔分子筛催化剂,介孔分子筛催化剂,复合分子筛催化剂进行了介绍,并简述其当今的研究现状和应用。本论文简要分析了分子筛催化剂的绿色化特点。【关键词】分子筛催化剂的发展及结构;复合分子筛;研究与应用; 50年代中期,美国联合碳化物公司首先生产X-型和Y-型分子筛,它们是具有均一孔径的结晶性硅铝酸盐,其孔径为分子尺寸数量级,可以筛分分子。1960年用离子交换法制得的分子筛,增强了结构稳定性。1962年石油裂化用的小球分子筛催化剂在移动床中投入使用,1964年XZ-15微球分子筛在流化床中使用,将石油炼制工业提高到一个新的水平。自分子筛出现后,1964年联合石油公司与埃索标准油公司推出载金属分子筛裂化催化剂。利用分子筛的形状选择性,继60年代在炼油工业中取得的成就,70年代以后在化学工业中开发了许多以分子筛催化剂为基础的重要催化过程。在此时期,石油炼制工业催化剂的另一成就是1967年出现的铂-铼/氧化铝双金属重整催化剂。,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。,具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水,加热时可汽化除去,故又称沸石。自然界存在的常称沸石,人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为Mx/n[(AlO2)x·(SiO2)y]·ZH2O式中M是金属阳离子,n是它的价数,x是AlO2的分子数,y是SiO2分子数,Z是水分子数,因为AlO2带负电荷,金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n=1时,M的原子数等于Al的原子数;若n=2,M的原子数为Al原子数的一半。常用的分子筛主要有:方钠型沸石,如A型分子筛;八面型沸石,如X-型,Y-型分子筛;丝光型沸石(-M型);高硅型沸石,如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性,且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的,也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用,尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。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[1]。,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。分子筛忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。工业生产中干燥处理的气体有,空气,氢气,氧气,氮气,,一只工作,同时另一只可以进行再生处理。相互交替工作和再生,以保证设备连续运行。干燥器在8-12℃下工作,在加温至350℃下冲气再生。不同规格的分子筛再生温度略有不同。分子筛对某些有机气相反应具有良好的催化作用。又称泡沸石或沸石,是一种结晶型的铝硅酸盐,其晶体结构中有规整而均匀的孔道,孔径为分子大小的数量级,它只允许直径比孔径小的分子进入,因此能将混合物中的分子按大小加以筛分。故称分子筛。早在200多年前,,化学组成通式为式中M与n是金属离子及其价数;x是二氧化硅的分子数;y是水的分子数;p是铝的原子数;q是硅的原子数。分子筛在化学工业中作为固体吸附剂,被其吸附的物质可以解吸,分子筛用后可以再生。还用于气体和液体的干燥、纯化、分离和回收。20世纪60年代开始,在石油炼制工业中用作裂化催化剂,现在已开发多种适用于不同催化过程的分子筛催化剂。而分子筛催化剂引起化学工作者的研究热情的原因之一,在于和老式催化剂(如AlCl3催化剂)相比,分子筛催化剂本身无毒、无害,反应产物容易分离,选择性好,催化活性高,而且大大提高生产效率,降低设备投资成本,降低原材料消耗,从而提高产量和质量,而且废催化剂对环境是友好的,不会产生污染。总而言之,分子筛催化剂是一种“绿色催化剂”。表1给出异丙苯生产的AlCl3催化工艺与分子筛催化工艺的“三废”排放情况。表1三***化铝和分子筛催化剂工艺生产异丙苯“三废”排放对照“三废”排放量和产量AlCl3工艺分子筛工艺异丙苯产量()污水量(t/h)(kg/h)(kg/h)2114废渣(kg/h)126[Al(OH)3](废催化剂)(1)四个方面、三种层次:分子筛的结构特征可以分为四个方