ZSM5沸石分子筛研究专题培训课件
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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。
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；
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。
目录
组成、结构、特性 制备原理 应用实例 失活原因 再生方法
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——0.5 MP 再以一定的空速流过催化剂床层进行反应
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ZSM5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
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ZSM5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。
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。
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。
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使用频率、提高
选择性、改善大分子转化能力、降低深度反应程度等方面都表现出 比微米分子筛更优异的性能。因此，纳米ZSM-5分子筛在合成、 改性、物化性能的表征及其催化性能方面的研究备受学者们的关注。
Thank you !
国内外研究Fra Baidu bibliotek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。
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。
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；
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。
目录
组成、结构、特性 制备原理 应用实例 失活原因 再生方法
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——0.5 MP 再以一定的空速流过催化剂床层进行反应
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ZSM5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
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ZSM5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。
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。
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。
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使用频率、提高
选择性、改善大分子转化能力、降低深度反应程度等方面都表现出 比微米分子筛更优异的性能。因此，纳米ZSM-5分子筛在合成、 改性、物化性能的表征及其催化性能方面的研究备受学者们的关注。
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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。