ZSM_5分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用
稀土改性ZSM-5分子筛在烃类催化裂解制低碳烯烃领域中的研究进展
稀土改性ZSM-5分子筛在烃类催化裂解制低碳烯烃领域中的
研究进展
肖霞;王鹏;潘昱彤;赵震;姜桂元;范晓强;孔莲;解则安
【期刊名称】《沈阳师范大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(40)2
【摘要】烃类催化裂解生产乙烯、丙烯已经引起了石化行业的广泛关注。
ZSM-5分子筛由于其优异的孔道择形性、适宜的酸性质、良好的水热稳定性以及抗结焦能力等,是目前烃类催化裂解反应中最高效的催化剂之一。
稀土元素因自身独特的4f 电子层结构和镧系收缩特性,在催化反应过程中表现出良好的助催化性能。
目前,稀土分子筛催化材料在石油化工领域发挥着重要作用。
总结了La,Ce等稀土元素对分子筛催化剂结构、酸性质和稳定性等物化性质的影响,重点论述了稀土改性ZSM-5分子筛在烃类催化裂解反应中的研究进展及作用机理,提出了稀土分子筛催化材料未来的发展前景。
【总页数】6页(P121-126)
【作者】肖霞;王鹏;潘昱彤;赵震;姜桂元;范晓强;孔莲;解则安
【作者单位】沈阳师范大学化学化工学院;沈阳师范大学能源与环境催化研究所;中国石油大学重质油国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ221.2;TQ426
【相关文献】
1.改性ZSM-5分子筛催化裂解湛江等鞭金藻制取低碳烯烃
2.正己烷催化裂解制低碳烯烃:ZSM-5分子筛催化剂酸性的影响
3.改性分子筛上烃类催化裂化制备低碳烯烃的研究进展
4.用于催化裂解多产低碳烯烃的ZSM-5分子筛改性
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ZSM-5分子筛碳氢燃料裂解催化剂抗积炭的研究进展
2017年第36卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4445·化 工 进展ZSM-5分子筛碳氢燃料裂解催化剂抗积炭的研究进展姬亚军，刘云鹏，杨鸿辉，延卫，刘朝晖（西安交通大学能源与动力工程学院，陕西 西安 710049）摘要：传统的ZSM-5分子筛仅具有单一的微孔结构以及较长的扩散路径，使其在催化碳氢化合物过程中非常容易产生积炭，进而会堵塞分子筛孔道或覆盖孔道内的酸性位点，致使分子筛失活，降低催化反应效率。
本文对积炭的形成机理、影响积炭形成的因素以及ZSM-5分子筛失活机理进行了简要分析。
对多级孔道分子筛的合成、中空分子筛的合成、复合分子筛的合成、分子筛的酸处理、纳米级分子筛的合成、纳米片型MFI 分子筛的合成以及分子筛改性等常用的抑制ZSM-5分子筛积炭的方法进行总结，并对各种方法的优势和缺陷进行了对比和分析。
着重对纳米分子筛的合成以及纳米片型MFI 分子筛的合成两种抑制积炭形成的方法进行讨论。
最后针对降低积炭的研究方向进行了展望：如何高效、低廉地合成出具有优良抗积炭性能的纳米或纳米片型分子筛是研究的重点，并在此基础上对其改性，以进一步降低积炭的产生。
关键词：ZSM-5；催化；纳米材料；碳氢化合物；积炭中图分类号：O643.32 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4445–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0520R esearch progress of ZSM-5 zeolite for hydrocarbon fuel catalyticcracking against carbon depositionJI Yajun ，LIU Yunpeng ，YANG Honghui ，YAN Wei ，LIU Zhaohui（School of Energy and Power Engineering ，Xi’an Jiaotong University ，Xi’an 710049，Shaanxi ，China ）Abstract ：Carbon deposition is easily generated on conventional ZSM-5 zeolite during the catalyticreactions due to its single microporous structure and long diffusion length. The carbon deposition can block the pore or cover the acid sites ，resulting in deactivation of the zeolites and decrease of the reaction efficiency. This review has analyzed the formation mechanism of carbon deposition ，the influence factors on carbon generation and the deactivation mechanism of ZSM-5 zeolites. Then ，common methods against carbon deposition of ZSM-5 zeolite are summarized from the aspects of synthesis of hierarchical zeolite ，hollow zeolite and complex zeolite ，acid treatment of zeolite ，synthesis of nano ZSM-5 zeolite and nanosheet MFI zeolites. The advantages and disadvantages of these methods are also compared and analyzed. Synthesis of nano ZSM-5 zeolite and nanosheet MFI zeolites are chosen particularly to discuss the effect on their anti-carbon deposition. Finally ，some promising research directions on reducing the carbon deposition are prospected. Developing effective and cheap methods to prepare nano ZSM-5 zeolite or nanosheet MFI zeolites to decrease the amount of carbon deposition is still highly demanded. Besides ，modification of these zeolites could decrease the amount of carbon deposition further. Key words: ZSM-5；catalysis ；nanomaterials ；hydrocarbons ；carbon deposition性及催化裂解碳氢燃料的研究。
ZSM-5分子筛合成及应用研究进展
ZSM-5分子筛主要合成及应用摘要总结分析ZSM-5分子筛主要合成方面的研究，其次介绍ZSM-5分子筛在石油化工-炼油工业中的应用，最后对ZSM-5分子筛的发展进行展望。
关键词：ZSM-5分子筛；合成；应用Progress in Synthesis and Application of ZSM-5 ZeoliteAbstract：ZSM-5 zeolite is a zeolite molecular sieve, a high selectivity for aromatics in the petrochemical industry ,which has good prospects. This article will summarize the development for the of ZSM-5 zeolite’s synthesis and application and predict its feature.Keywords：ZSM-5 zeolite; synthesis; applicationZSM-5沸石分子筛是由美国Mobile公司于1972年首先开发出的一种具有独特三维通道结构和可选择酸强度分布的五元环型沸石，该沸石分子筛具有热稳定性高和亲油疏水的特性，大多数的孔径为0.55 nm左右,属于中孔沸石。
并且对于芳烃有较好的形状选择性。
由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道，也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。
由此，其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。
不仅如此，ZSM-5 分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用[1]，因此，对ZSM-5分子筛对于石油工业有着良好的应用前景，对其的研究有着重要的实用价值。
1.ZSM-5沸石分子筛的特点：ZSM是Zeolites Socony Mobil的缩写，ZSM-5沸石分子筛则是 20世纪七十年代美国Mobil石油公司开发成功的一系列新型的高硅铝比沸石分子筛中其中的一种。
3D打印整体式ZSM-5分子筛催化剂及应用
3D打印整体式ZSM-5分子筛催化剂及应用随着科技的不息进步和进步，3D打印技术逐渐成为各个领域的探究热点之一。
在化学领域，科学家们开始运用3D打印技术来制造复杂结构的催化剂。
本文将介绍一种基于3D打印技术制造的整体式ZSM-5分子筛催化剂，并探讨其在催化反应中的应用。
ZSM-5分子筛是一种常用的催化剂，具有大量的微孔和直通孔道结构。
这种结构使得ZSM-5分子筛在石油化工领域的各种重要催化反应中表现卓越。
然而，传统的催化剂制备方法存在一些问题，如催化剂结构无法精确控制、催化剂活性和稳定性有限等。
因此，开发一种高效且可控制的催化剂制备方法成为探究的重点。
基于3D打印技术，科学家们设计了一种全新的制备整体式ZSM-5分子筛催化剂的方法。
起首，他们针对ZSM-5分子筛的结构进行了多层次的模拟和优化，确定了最佳的设计参数。
然后，利用3D打印技术将ZSM-5分子筛按照预设的结构打印出来。
最后，通过热处理等方法对打印制得的催化剂进行后续处理，提高其晶化度和催化活性。
与传统的催化剂相比，整体式ZSM-5分子筛催化剂具有以下优势。
起首，3D打印技术可以精确控制催化剂的结构和形貌，有效提高催化剂的选择性和活性。
其次，由于整体式催化剂的复杂结构，活性组分更加匀称地分布在整个催化剂中，提高了催化反应的效率和稳定性。
此外，整体式催化剂具有更好的抗压性和耐高温性能，可应用于高温条件下的催化反应。
整体式ZSM-5分子筛催化剂在催化反应中取得了显著的应用效果。
一项探究表明，利用整体式ZSM-5分子筛催化剂可有效催化甲烷烷基化反应，将甲烷转化为烷烃化合物。
相比传统的催化剂，整体式ZSM-5分子筛催化剂具有更高的转化率和选择性，可有效解决石油资源利用的难题。
此外，整体式ZSM-5分子筛催化剂还可应用于催化裂化、环烷烃转化等多种反应中，具有宽广的应用前景。
总之，基于3D打印技术制备的整体式ZSM-5分子筛催化剂具有结构精确控制、选择性高、活性好、稳定性强等优点，被广泛应用于各种催化反应中。
不同元素改性ZSM-5分子筛在轻烃催化裂解中的应用
. 中 图 分 类 号 ：T Q 4 2 4 2 5
文 献 标 识 码 ：A
d o i: 1 0 . 3 9 6 9 , . . - . . . issn 1 0 0 1 8 7 1 9 2 0 1 8 0 2 0 2 5
Application of Modified Z S M -5 Zeolite W i t h Different Elements in Catalytic Cracking of Light H ydrocarbon
性 位 数 量 与 强 度 ，提 高 其 催 化 性 能 ，使 之 成 为 优 良 的 烃 类 裂 解 催 化 剂 。 笔 者 以 轻 烃 催 化 裂 解 反 应 为 主 ，综 述 了 碱 金 属 及 碱 土 金 属离子 、过 渡 金 属 离子 或 氧 化 物 、稀 土 离子 或 氧 化 物 和 磷 等 4 种 元 素 改 性 Z S M - 5 在 轻 烃 催 化 裂 解 中
到 ，产 能 非 常 有 限 。烃 类 热 裂 解 反 应 的 本 质 特 征 ， 使 蒸 汽 裂 解 工 艺 存 在 诸 多 难 以 克 服 的 不 足 之 处 ，在 探索替代传统的蒸汽热裂解制取低碳烯烃的诸多研 究 中 ，轻 石 脑 油 催 化 裂 解 制 低 碳 烯 烃 技 术 是 最 具 有
的 应 用 ，重 点 论 述 了 4 种 元 素 改 性 对 Z S M - 5 酸 性 质 以 及 轻 烃 催 化 裂 解 性 能 的 影 响 。最 后 提 出 了 元 素 改 性 Z S M - 5 分
子筛研究中还需解决的问题并对其前景进行了展望。
- ; 关 键 词 ： Z S M 5 元 素 改 性 ；轻 烃 ；催 化 裂 解 ；低 碳 烯 烃
Key words：Z S M -5；elementmodification；light hydrocarbon；catalytic cracking；light olefins
ZSM-5分子筛及其催化芳构化应用简介
1.分子筛1.1分子筛的概念狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成其晶体结构中具有规整而均匀的孔道和空腔体系，孔径大小为分子数量级（通常为0.3~2.0 nm），从而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分“分子的特性，故称为分子筛。
随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2 nm以上，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm 和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。
由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。
目前分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。
分子筛有天然和人工合成两种。
天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。
目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。
主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最分子筛大的国家。
因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。
1.2分子筛的性能分子筛为粉末状晶体，有金属光泽，硬度为3～5，相对密度为2～2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。
分子筛有很大的比表面积，达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。
《不同体系下ZSM-5分子筛的合成及其催化性能研究》范文
《不同体系下ZSM-5分子筛的合成及其催化性能研究》篇一一、引言ZSM-5分子筛作为一种重要的工业催化剂，在石油化工、精细化工等领域具有广泛的应用。
其独特的孔道结构和优异的催化性能，使其在多种化学反应中发挥着重要作用。
随着科技的进步和研究的深入，不同体系下ZSM-5分子筛的合成及其催化性能的研究越来越受到研究者的关注。
本文将探讨不同体系下ZSM-5分子筛的合成方法、性质及其催化性能，以期为相关研究提供参考。
二、ZSM-5分子筛的合成1. 水热合成法水热合成法是一种常用的ZSM-5分子筛合成方法。
该方法在高温、高压的水热条件下，通过调整硅源、铝源、模板剂等原料的比例，合成出具有特定结构的ZSM-5分子筛。
水热合成法具有操作简便、成本低等优点，但合成过程中需要较高的温度和压力。
2. 干胶法干胶法是一种在无水或低水环境下合成分子筛的方法。
该方法通过将原料混合均匀后，在一定的温度下进行干燥、煅烧等处理，得到ZSM-5分子筛。
干胶法具有操作简单、产物纯度高、无需使用大量溶剂等优点。
3. 不同体系下的合成不同体系下ZSM-5分子筛的合成方法也有所不同。
例如，在氟离子体系下，可以通过调整氟离子的浓度和种类，控制分子筛的晶体结构；在有机胺体系中，可以利用有机胺作为模板剂，调控分子筛的形貌和孔道结构。
三、ZSM-5分子筛的催化性能研究1. 酸催化反应ZSM-5分子筛具有较高的酸性和良好的热稳定性，在酸催化反应中具有优异的表现。
例如，在甲醇制烯烃（MTO）反应中，ZSM-5分子筛能够有效地催化甲醇转化为烯烃。
此外，ZSM-5分子筛还可用于其他酸催化反应，如烷基化、裂解等。
2. 催化裂化反应催化裂化反应是一种重要的石油化工反应。
ZSM-5分子筛在该反应中具有良好的催化性能，能够将重质烃裂化为轻质烃，提高石油产品的品质和产量。
此外，ZSM-5分子筛的孔道结构还能够影响裂化产物的分布和性质。
3. 不同体系下的催化性能研究在不同体系下合成的ZSM-5分子筛具有不同的结构和性质，其催化性能也会有所不同。
ZSM-5 分子筛催化剂的研究进展
ZSM-5 分子筛催化剂的研究进从19世纪末至20世纪初，化学工业中利用催化技术的生产过程日益增多，为适应对工业催化剂的要求，逐步形成了产品品种多、制造技术进步、生产规模和产值与日俱增的催化剂工业。
随着环保意识的增强，对清洁能源的不断提高，人们越来越多研究环保型催化剂。
其中，沸石分子筛催化剂作为一个清洁的、有选择性的可循环的催化剂在炼油行业和化工行业都广泛应用。
分子筛具有稳定的骨架结构、可调变的孔径、较高的比表面积和吸附容量，在催化领域引起广泛的关注，同时也反映了分子筛催化剂的良好应用潜力。
在此，着重讲述ZSM-5分子筛催化剂的发展情况与工业应用。
1、ZSM-5分子筛催化剂的发展历史上世纪60年代末期，美国联合碳化学公司（UCC)开发出合成分子筛，随后，美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛催化剂，并形成工业化规模生产。
近几年来，市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的生产规模也不断壮大。
其中，上海骜芊科贸发展XXX生产经营ZSM-5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM-5吸附剂等系列分子筛。
80年代，南开大学催化剂厂研发了不使用模板剂来合成的路线，即运用直接法合成ZSM-5分子筛。
2、ZSM-5当前前沿ZSM-5 分子筛是MFI 结构的分子筛，（硅铝比≥ 20），骨架结构由五元环组成，具有耐热性、耐酸性、疏水性和较高的水热稳定性，孔道交叉，孔径在0.52 ～ 0.56 nm 之间，催化反应性能优异。
ZSM-5 分子筛催化剂可用于烷烃的芳构化、异构化、催化氧化、裂化及脱硫反应。
近年来，主要利用其酸碱特性进行甲醇转化为烃类和低碳烷烃脱氢反应。
张玲玲等考察了纳米与非纳米ZSM-5 分子筛在甲苯烷基化、二甲苯异构化反应的催化性能，结果表明：纳米ZSM-5 催化剂表面存在更多的酸量，使得催化裂化活性与氢转移活性相对较高。
《干胶转化制备ZSM-5分子筛以及其应用》范文
《干胶转化制备ZSM-5分子筛以及其应用》篇一干胶转化制备ZSM-5分子筛及其应用一、引言随着石油资源的日益枯竭和环保要求的不断提高，对高效、环保的催化剂需求日益增长。
ZSM-5分子筛因其具有高活性、高选择性以及良好的水热稳定性，被广泛应用于石油化工、精细化工和能源领域。
干胶转化法是一种常用的ZSM-5分子筛制备方法，本文将详细介绍该方法及其应用。
二、干胶转化制备ZSM-5分子筛1. 原料与设备干胶转化法制备ZSM-5分子筛的主要原料包括硅源、铝源、模板剂等。
设备主要包括搅拌器、干燥箱、焙烧炉等。
2. 制备过程（1）将硅源和铝源按照一定比例混合，加入适量的模板剂，在搅拌器中充分搅拌，形成干胶。
（2）将干胶在干燥箱中干燥，得到干胶前驱体。
（3）将干胶前驱体在焙烧炉中焙烧，使硅铝酸盐骨架形成，同时去除模板剂，得到ZSM-5分子筛。
3. 制备参数优化干胶转化的关键在于制备参数的优化，包括硅铝比、模板剂种类及用量、焙烧温度等。
通过优化这些参数，可以得到高纯度、高比表面积的ZSM-5分子筛。
三、ZSM-5分子筛的应用ZSM-5分子筛因其优异的性能，被广泛应用于石油化工、精细化工和能源领域。
1. 石油化工领域ZSM-5分子筛可作为催化剂用于烃类裂解、烷基化等反应，提高反应活性和选择性，降低积碳率。
此外，还可用于制备高辛烷值汽油等。
2. 精细化工领域ZSM-5分子筛可用于催化酯化、醚化、脱水等反应，提高反应速率和产物纯度。
此外，还可用于制备高纯度有机硅化合物等。
3. 能源领域ZSM-5分子筛可用于催化生物质转化为燃料或化学品，如生物柴油等。
此外，还可用于催化碳氢化合物的水蒸气重整等过程。
四、结论干胶转化法是一种有效的ZSM-5分子筛制备方法，通过优化制备参数可以得到高纯度、高比表面积的ZSM-5分子筛。
ZSM-5分子筛因其优异的性能在石油化工、精细化工和能源领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，ZSM-5分子筛的制备技术和应用领域将不断拓展和完善，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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基、 铬基 、 钼酸盐 、 磷酸盐和铂基等催化剂 ,通常采用 γ 的载体包括 SiO2 、 2Al2 O3 、 MAl2 O4 等 。其中 Pt 负载 于γ 2Al2 O3 载体上的催化剂对烯烃具有较高选择性 和收率 。如 Oleflex 及 Catofin 工艺的成功开发 ,但这 些工艺能耗高 ,催化剂生命周期短 , 需不断再生 ; 氧 化脱氢过程产物复杂不易分离 、 烯烃收率低 ,且易发 生深度氧化 。由于 ZSM25 分子筛具有独特孔道结构 和较高的择形催化及抗积炭性能 , 广泛应用于低碳 [8 ] [3 ,9 ,10 ] [11 ] 烃的芳构化 、 催化裂化 、 异构化 和其他领 域 。近年来 , ZSM25 开始应用到低碳烷烃脱氢领域 中来 ,并有多方面的研究 。本文对近 10 年尤其是近 5 年来 ZSM25 系列脱氢催化剂进行了综述 。
3 新疆大学博士科研启动基金 (No. BS060101) 和教育部新世纪优秀人才支持计划 (No. NCET20420987) 资助 3 3 通讯联系人 e2mail :liy6410 @yahoo. com. cn
第5期
胥月兵等 ZSM25 分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用
・651 ・
ZnΠ ZSM25 上脱氢机理 , 考察了 3 种活性位如图 1 : ZnZs (Al 骨架同环 ) 、 ZnZd ( Al 骨架异环 ) 及 ZnOZn 。
2+
[16 ]
图2 乙烷脱氢可能反应机理 [15 , 19 , 20 ]
Fig. 2 Possible reaction path for ethane dehydroge 2 nation
。国
附乙烷分子 ( Ⅰ) 经 C —H 键异裂 ( Ⅱ) ; 活性位从
内该方面的研究则相对薄弱 , 这使我们认识活性位
・652 ・
化 学 进 展
第 20 卷
对烷烃脱氢机理及影响因素有一定的局限性 。
3 ZSM25 系列催化剂脱氢的应用研究
3. 1 FeΠ ZSM25 催化剂 FeΠ ZSM25 系列催化剂在低碳烷烃的氧化脱氢
Abstract ZSM25 molecular sieve is widely used as catalyst for aromatization , catalytic cracking and isomerization. Recently the ZSM25 is applied to light alkane dehydrogenation due to its unique bore configuration and the character of surface acidity. This paper summarizes the progress of ZSM25 in application and theoretical research for light alkane dehydrogenation , including ZnΠ ZSM25 , GaΠ ZSM25 for dehydrogenation theory , and the ZSM25 catalysts modified with Fe , Cr , Pt and some other transition metals prepared by liquid2ion exchange and impregnation methods. The influencing factors of ZSM25 based catalysts such as SiΠ Al , calcination temperature and the preparation methods are discussed. Future prospects of the ZSM25 based catalysts are provided. Key words ZSM25 molecular sieve ; dehydrogenation ; light alkanes ; metal elements
[1 ]
工业上许多物质的分子动力学直径相当 为 C2 — C5 低碳烃系列的催化剂 。
[2 ,3 ]
,适合作
道呈直线型 , 椭圆形的孔道为 0151 ×0154nm , 这与
收稿 : 2007 年 6 月 , 收修改稿 : 2007 年 7 月
低碳烷烃脱氢产物包括乙烯 、 丙烯 、 丁烯和异丁 烯等烯烃 ,这些都是化工领域极为需求的化工原料 。 低碳烃来源广泛 , 在热裂解和催化裂解过程中都会 产生大量的低碳烷烃 。过去这些烷烃大部分当作燃 料消耗掉了 ,其化工利用率十分低下 ,因此如何将其 转变成高附加值的烯烃将是一个很好的研究课题 。 低碳烷烃脱氢通常采用催化反应 , 其包括氧化脱氢 [4 — 7] 和催化脱氢两个方面 。采用的催化体系 有钒
[15 , 19 , 20 ]
2. 2 GaΠ ZSM25 催化剂 Pidko 等
[21 ]
用密度泛函理论研究认为 GaΠ HZSM2
+ + 2+
5 中 Ga 对乙烷脱氢存在 Ga 、 GaH2 和 GaH
+
3种
对各个活性位的各种反应途径进行能量计算 , 认为 乙烷催化脱氢反应在 ZnZd 位最易进行 。
Xu Yuebing L u Jiangyin
3 3
1 引言
早在 1972 年 ,Landolt 和 Artenauer 首先合成了 ZSM25 分子筛 。ZSM25 分子筛属于正交晶系 , 晶胞 参数 为 a = 21017 ! , b = 1. 996 ! , c = 1. 343 ! 。其硅 铝比可以在较大范围内改变 , 但硅铝原子总数为 96 个 。ZSM25 分子筛具有二维孔道系统 , 其中平行于 a 轴方向的十元环孔道呈 Z 型弯曲 ,其拐角为 150° , 孔径为 0154 × 0156nm , 平行于 c 轴方向的十六环孔
第 20 卷 第 5 期 2008 年 5 月
化 学 进 展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol . 20 No. 5 May , 2008
ZSM25 分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用
胥月兵 陆江银
3 3
3
钟 梅 王吉德
( 新疆大学 石油天然气精细化工教育部重点实验室 乌鲁木齐 830046 )
离子 交 换 方 法 可 形 成 孤 立 Zn 物 种 、 双核 2+ [17 ] [ ZnOZn ] 离子 物种及沸石内部的 Zn 氧化物团 [12 ,13 ,18 ] 簇物种 。多数学者用 X 射线吸收技术 证实沸 2+ [13 ] 2+ 石中阳离子位以 Zn 出现 。Biscard 等 指出 Zn [14 ] 与邻近的 4 个氧配位 ,计算模拟结果 也显示这一 [15 ] 特 点 。 Pidko 等 运 用 密 度 泛 函 理 论 ( density functional theory ,DFT) 以团簇模型系统研究了乙烷在
是由于 ZSM25 中强酸位的增加 ,过多的 B 酸导致低 聚、 环化 、 裂解及氢转移反应 , 添加碱性元素 Na 、 Ca 等元素可抑制强酸位提高丙烯的选择性 。 [42 , 43 ] Mimura 等 研 究 了 Cr 负 载 在 HZSM25 、 H2 beta 、 USY、 H2Y 及 SiO2 载体上对乙烷在 CO2 气氛中 氧化脱氢行为 , 发现以 HZSM25 分子筛为载体的催 化剂最具活性及选择性 , 并在高硅铝比的 ZSM25 上 得到了 6812 %的转化率和 6915 %的选择性 ,同时乙 - 1 - 1 [43 ] 烯生 成 速 率 为 01191mmol ・ gcat ・ min , 这是 [44 ] Wang 等 认为具有最好乙烯生成速率 CrΠ SiO2 的
Catalytic Application of ZSM25 Molecular Sieve for Light Alkanes Dehydrogenatoin
Zhong Mei Wang Jide ( Key Laboratory of Oil & Gas Fine Chemicals , Ministry of Education , Xinjiang University , Urumqi 830046 , China)
2 ZSM25 基催化剂的脱氢理论研究
2. 1 ZnΠ ZSM25 催化剂
已有一些实验 及理论 研究了 Zn 在 ZSM2 5 分子筛中的活性位种类及对烷烃的催化脱氢机 理 。Zn 物种的活性位类别与沸石的种类 、 硅铝比和 [15 ] 催化剂制备方法等有关 。通过常规方法如浸渍 、
[12 ,13 ] [14 ]
摘 要 ZSM25 分子筛是应用广泛的催化体系 ,常用于烷烃的芳构化 、 催化裂化及异构化 。近年来因其 独特的孔道结构及表面酸碱特性 ,开始应用于低碳烷烃脱氢 。本文综述了 ZnΠ ZSM25 及 GaΠ ZSM25 催化剂对 低碳烷烃的脱氢理论研究 ,概述了 FeΠ ZSM25 、 CrΠ ZSM25 、 PtΠ ZSM25 以及一些其他过渡金属催化剂对低碳烷烃 的催化应用 ; 探讨了 ZSM25 基催化剂的影响因素如硅铝比 、 焙烧温度及制备方法等 ,以利于对低碳烷烃脱氢 作进一步了解 ; 最后对 ZSM25 催化体系进行了评述及展望 。 关键词 ZSM25 分子筛 脱氢 低碳烷烃 金属元素 中图分类号 : O64313 ; TQ031. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 10052281X ( 2008) 0520650207
GaΠ H2[Al ] ZSM25 催化剂中 [ GaH]
2+ [24 ]
认为在
Fig. 1 Optimized structure of ( a) ZnZd , ( b) ZnZs , and ( c )