分子筛催化剂的性能及应用

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3.2 MCM-41 分子筛 MCM-41 分子筛具有较大的比表面 积,较大的孔径和一定的稳定性。该分子 筛不仅可以负载碱性金属氧化物制备固体 碱,还可以进行氨化处理得到高氮含量和 高比表面积的氮氧化硅有序介孔分子筛。 杂多酸负载在 MCM-41 分子筛上,不仅 能在液相氧化和酸催化反应中将催化剂从 反应介质中分离出来,还能够为这类均相 催化反应的多相化创造应有条件,使生产 工艺简化。 3.3 SBA-15 分子筛 SBA-15 分子筛比表面积大,孔道直 径分布均一,孔径可以调变,水热稳定性 好。研究表明,SBA-15 分子筛负载 MgO 后可以制得含较多中强碱位的固体碱,负 载 MgO 对全硅SBA-15 介孔结构的影响大 于对含铝 SBA-15 的影响。因此铝的存在 有助于引进碱性载体时主体结构的稳定, 有助于碱位的形成,这种分子筛有望成为 固体碱催化剂。但是其表面酸性较低,对 SBA-15 分子筛进行杂多酸改性可以得到 具有较大表面积和催化活性高的新型催化 剂。研究表明,SBA-15 分子筛表现出比 普通沸石更高的催化性能和稳定性,其原 因在于它的高比表面积和中孔性能,还能 在催化反应过程中产生强酸中心。因此这 种分子筛受到了广泛的关注。
参考文献 [1] 苏金明,阮沈勇,王永利编. MATLAB 工程数学.北京:电子工业出版社.2005, 180~182. [2] 陈桂明,戚红雨,潘 伟编著. MATLAB 数理统计(6.x).北京:科学出版社.2002, 127. [3] 俞汝勤著. 化学计量学导论.长沙:湖 南教育出版社.1991,244~257. [4] 电子科技大学应用数学系编. 实用数 值计算方法. 北京:高等教育出版社. 2001,164~165.
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4. 结语
第一、研究环境空气质量指标的时 间、浓度分布,对于区域大气污染防治是 必要的;
第二、研究污染物浓度分布,先对 其监测数据作某种统计检验,若它符合某 种分布即可用这种分布之密度函数,利用 Monte Carlo模拟来估计不同浓度区间发生 的概率,这样我们完全可以从统计学的视 角,分析、评价污染问题,从而制定污染物 总量控制方案、对策等。
参考文献 [1] 黄仲涛.非纳米分子筛催化剂及催化作 用.工业催化.2006.,75-83 [2] 许越.分子筛催化剂.催化剂设计与制 备工业.化学工业出版社.2003,176-193 [3] 王桂如.催化剂与催化作用.大连理工 大学出版社 [4] 陈连璋.沸石分子筛催化.大连理工大 学出版社 [5] 孙书红等.ZSM-5 沸石合成与改性技术 进展. 工业催化.2007.6 (6 ),6 - 1 0 [6] 白素松.分子筛固体碱催化剂在有机合 成中的应用,工业催化.2008.1,37-41 [7] 徐如人,庞文琴.分子筛与多孔材料化 学.北京:科学出版社.2005 [8] 朱建华等.强碱性沸石分子筛催化材 料.科学通报.1999.44(9).897-903 [9] 李会鹏等.固体杂多酸催化剂研究进 展.河南化工.2006.04(23).8-10 [10] 罗坚,谭长瑜等.ZSM-5 型杂原子分 子筛的合成与催化性能研究概况..石油化 工.1989.18,6-10
但是钠型的分子筛性能不太好。为了改善 分子筛的性能,采用离子交换法,用其他 阳离子代替钠离子。通过这种离子交换, 大大改变了分子筛的性能,并使分子筛成 为广泛应用的催化剂。分子筛的阳离子交 换一般在水溶液中进行。
2.4 分子筛的催化性能 分子筛晶体具有均匀的孔结构,很大 的表面积,且表面极性很高,分子筛骨架 结构的稳定性也很高。这些结构性质,使 分子筛不仅成为优良的吸附剂,而且成为 良好的催化剂和催化载体。在沸石分子筛 结构内部进行催化反应,始于 2 0 世纪 5 0 年代后期 Mobil 公司的实验室。该发现标 志着分子筛研究的开端。由于分子筛结构 中有均匀的小内孔,催化剂反应的选择性 常取决于分子与孔径的大小。这种选择性 称为择形催化选择性。择形选择催化共有 四种不同的形式。 (1 )反应物的择形催化 反应混合物中的某些能反应的分子, 只有直径小于内孔径的分子才能进入内 孔,在催化剂部位进行催化反应。反应物 的择形催化在炼油工业中已获得多方面的 应用,油品分子筛脱蜡,重油加氢裂化等 均是。 (2 )产物的择形催化 产物混合物中的某些分子过大,难以 从分子筛催化剂的内孔中扩散出来,这些 未扩散出来的大分子或者异构成线度较小 的异构体扩散出来,或者裂解成较小的分 子,乃至不断地裂解,脱氢,最终以炭的形 式沉积于孔内和孔口,导致催化剂失活。 (3)过渡状态限制的择形催化 某些反应需要比较大的空间,才能形 成相应的过渡状态,这就构成了限制过渡 态的择形催化。Z S M - 5 催化剂常用这种 过渡态选择性的催化反应。可以用它催化 的低分子烃类的异构化反应,裂化反应, 二甲苯的烷基转移反应等。Z S M - 5 催化 剂可以阻止结焦,具有比其他分子筛或无 定形催化剂更长的寿命,这对工业生产十 分有利。 (4 )分子交通控制的择形催化 在具有两种不同形状和大小的孔道分 子筛中,反应物分子可以很容易地通过一 种孔道进入到催化剂的活性部位,进行催 化反应,而产物分子则从另一孔道扩散出 去,尽可能减少逆扩散,从而增大反应速 率。择形选择性催化的最大实用价值,在于 利用其表征孔结构的不同。这种催化在炼 油工艺和石油化工中也有广泛的应用。
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而不能消除谐振。但中性点经小电阻接地 后能快速切除故障线路,过电压持续时间 很短, 危险性也大为减弱。显然小电阻接 地的运行方式,加剧了断路器的负担,现 在采用的真空断路器缓解这一问题;且不 能保证供电的连续性,但可以通过环网或 双电源实现对用户正常供电。
小电阻接地运行的关键问题是电阻值 的选取,电阻值的选取应考虑过电压与绝 缘的配合,接地电流水平,继电保护的灵 敏度,对通讯的干扰及中性点设备的动稳 定。过电压一般限制在 2.5UX,当流过电 阻的电流大于等于 1.5 倍的电容电流时就可 以实现对过电压的限制。根据 I E E E 标 准,单相接地电流应在 100~1000A,我 国具体情况一般为 400~1000A。对通讯 线路的干扰主要表现为导致通讯质量下降 的杂音干扰和威胁人身与设备安全的电磁 危险,即故障线路在通讯线上的感应电 压,一般 UL ≤ 650V。运行经验表明单相 接地电流小于 1000A 时对通讯线路的干扰 不大。通常小电阻值的选取可以由单相接 地电流来整定,由其他相关限制条件校 验。一般电阻值为 1 0 Ω~2 0 Ω。
1 分子筛的形成和化学组成
1.1 分子筛的形成 分子筛是结晶型的硅铝酸盐,具有均 匀的孔隙结构。分子筛结构中含有大量的 结晶水,在加热的过程中,由于失去结晶 水而形成许多大小不同的空腔,空腔之间 又有许多直径相同的微孔相通,形成均匀 的直径为分子大小的孔道。因此,能将直 径比孔大的分子排斥在外,从而实现筛分 分子的作用,分子筛就由此得名。 1.2 分子筛的化学组成
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3 几种新型分子筛的应用
3.1 杂原子 ZSM-5 分子筛的应用 (1)甲醇转化为烃类产物。HZSM-5 分子筛的酸性强,不易高选择性地使用甲 醇转化为低碳烯烃,而许多杂原分子筛则 容易达到。 (2 )低碳烯烃的转化。低碳烯烃在 HZSM-5 以及一些改性形式上能有效地转 化为富含轻质烯烃的液体产品。 (3 )F - T 合成:在合成气转化为汽 油的过程中,改性 ZSM-5 杂原子分子筛 及杂原子分子筛和复合杂原子分子筛具有 优良的催化作用。
对配电网中性点采用低电阻接地的运 行方式时,首先应在以电缆为主的配电网 中实施,应加速对少量架空线改为电缆或 绝缘导线;对电缆配电网改造工程中,应 构建成环网,确保在某一段线路发生故障 时,能及时将它切除,或采用双电源以保 证全部用户的正常供电。通过分析小电阻 接地运行方式的特点可以看出,它使接地 电流加大,具有对继电保护反应灵敏和运 行维护方便等特点,对于供电可靠性相对 较差的不足可以采用其它措施加以解决, 安全性降低的问题,我们通常通过选取合 适的电阻值保证接地点的电压限制在安全 范围内。因此这种运行方式是配电网的发 展方向,如北京配电网已经有 80%的接地 方式采用小电阻接地,上海、深圳、广 州、珠海也广泛采用此种方式。
同,而分子筛的结构决定性质。不同硅铝 比的分子筛,其耐酸性和热稳定性不同, 一般,硅铝比越大,其耐酸性和热稳定性 越好。分子筛属于酸性催化剂,硅铝比的 不同,其分子筛表面的酸性不同,直接影 响其催化活性。
2 分子筛的性能Hale Waihona Puke Baidu
一切固体物质的表面都有吸附作用, 只有多孔物质或具有很大表面积的物质, 才有明显的吸附的效应,才是良好的吸附 剂。常用的固体吸附剂有:活性炭,硅 胶,活性氧化铝和分子筛等都有很大的表 面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有 十分重要的地位,它除了有很高的吸附量 外,还有独特的择型选择吸附性能。这是 由于它具有规整的微孔结构,这些均匀排 列的孔道和尺寸固定的孔径,决定了能进 入沸石分子筛内部的分子的大小。
2.2 分子筛的高效吸附性能 沸石分子筛对 H 2O ,N H 3,C O 2 等 极性分子有很高的亲和力。而且,在低蒸 汽压下,分子筛有显著的吸附能力。分子 筛是唯一可用的高温吸附剂,在高于 2 0 0 摄氏度的高温下,分子筛仍具有一定的吸 附能力,而此时活性氧化铝和硅胶已没有 任何吸附作用。 2.3 分子筛的离子交换性能 分子筛在人工合成时,通常为钠型。
式中,M 为金属阳离子;n 为金属阳离 子的价数;x 为 的分子数;y 为 的 分子数; z 为水的分子数。因为 带负电 荷,金属阳离子的存在可以使分子筛保持 电中性。
目前已发现的天然沸石有四十多种, 人工合成的多达一二百种。沸石的最基本 的结构为:硅氧四面体和铝氧四面体,按 照分子筛中硅铝比的不同,可以分为 A 型 (1 . 5 ~2 ),X 型(2 . 1 ~3 . 0 ),Y 型(3 . 1 ~6 . 0 ),丝光沸石(9 ~1 1 ),Z S M - 5 等。分子筛中硅铝的不同,使得其结构不
小电阻接地方式的实现:新建站低压 侧直接采用 Y 型接线,有中性点;对旧 站中性点接地方式改造中,在低压Δ接线 上,就需外加接地变压器造成一个中性 点,以加装 Y0 / Δ型变压器或曲折变压器 即 Z 型来实现人造中性点。图 2 为曲折接 线接地变的小电阻接地方式。小电阻材料 选择:一般为铸铁或合金,合金因结构紧 凑,在系统中运行较多。
基础及前沿研究 中国科技信息 2008 年第 13 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2008
分子筛催化剂的
性能及应用
李莉 陈梦 王伟 中国矿业大学化工学院 221008
摘 要 分子筛催化剂具有活性高,选择性好,稳定 性和抗毒能力强等优点。因此,近几十年来, 它作为一种化工新材料发展得很快,应用也 日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工 方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。 本文介绍了分子筛催化剂的组成及应用前景, 并对分子筛的性能做了详尽深入的概述和归 纳,同时对新型分子筛做了简单的介绍。 关键词 分子筛; 性能; 应用; 新型分子筛
2.1 选择性吸附 (1 )分子筛的孔结构决定了,只有 那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道 而被分子筛吸附,而构型庞大的分子则由 于不能进入沸石孔穴而不能被分子筛吸 附。 (2 )分子筛阳离子和带负电荷的硅 铝骨架本身就是一种极性物质,因此分子 筛也可以根据分子的极性,不饱和度及极 化率进行吸附。对于非极性分子,随着极 化率的增大,分子筛的吸附量增大。而硅 胶和活性炭对不饱和分子没有选择性吸附 作用。
4 结语
沸石分子筛因其特殊的结构和优异的 催化性能在许多有机反应中表现出良好的 反应活性和选择性,因此广泛应用于石化 工业中。最近几年来,随着人们对环保意识 的逐渐增强,采用绿色合成和负载合成方 法已成为分子筛合成的重要方向。特别是 新型分子筛的合成和应用,相信在未来的 几十年内,沸石分子筛在工业生产中具有 更加广阔的应用前景。
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