化學新型綠色催化劑——分子篩催化劑(已修改)
2025-06-19 16:51 本頁面
【正文】 分子篩催化劑 論文化學新型綠色催化劑——分子篩催化劑【摘要】 對微孔分子篩催化劑，介孔分子篩催化劑，復合分子篩催化劑進行了介紹，并簡述其當今的研究現(xiàn)狀和應用。本論文簡要分析了分子篩催化劑的綠色化特點。【關鍵詞】 分子篩催化劑的發(fā)展及結構；復合分子篩；研究與應用；綠色化學 50年代中期，美國聯(lián)合碳化物公司首先生產(chǎn)X型和Y型分子篩，它們是具有均一孔徑的結晶性硅鋁酸鹽，其孔徑為分子尺寸數(shù)量級，可以篩分分子。 1960年用離子交換法制得的分子篩，增強了結構穩(wěn)定性。1962年石油裂化用的小球分子篩催化劑在移動床中投入使用，1964年XZ15微球分子篩在流化床中使用，將石油煉制工業(yè)提高到一個新的水平。自分子篩出現(xiàn)后，1964年聯(lián)合石油公司與埃索標準油公司推出載金屬分子篩裂化催化劑。利用分子篩的形狀選擇性，繼60年代在煉油工業(yè)中取得的成就，70年代以后在化學工業(yè)中開發(fā)了許多以分子篩催化劑為基礎的重要催化過程。在此時期，石油煉制工業(yè)催化劑的另一成就是1967年出現(xiàn)的鉑錸／氧化鋁雙金屬重整催化劑。分子篩，是具有均一微孔結構而能將不同大小分子分離或選擇性反應的固體吸附劑或催化劑。是一種結晶型的硅鋁酸鹽，有天然和合成兩種，其組成SiO2與Al2O3之比不同，商品有不同的型號。，具有均勻的孔隙結構。分子篩中含有大量的結晶水，加熱時可汽化除去，故又稱沸石。自然界存在的常稱沸石，人工合成的稱為分子篩。它們的化學組成可表示為Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O式中M是金屬陽離子，n是它的價數(shù)，x是AlO2的分子數(shù)，y是SiO2分子數(shù)，Z是水分子數(shù)，因為AlO2帶負電荷，金屬陽離子的存在可使分子篩保持電中性。當金屬離子的化合價n = 1時，M的原子數(shù)等于Al的原子數(shù)；若n = 2，M的原子數(shù)為Al原子數(shù)的一半。常用的分子篩主要有：方鈉型沸石，如A型分子篩；八面型沸石，如X型，Y型分子篩；絲光型沸石（M型）；高硅型沸石，如ZSM5等。分子篩在各種不同的酸性催化劑中能夠提供很高的活性和不尋常的選擇性，且絕大多數(shù)反應是由分子篩的酸性引起的，也屬于固體酸類。近20年來在工業(yè)上得到了廣泛應用，尤其在煉油工業(yè)和石油化工中作為工業(yè)催化劑占有重要地位。分子篩催化劑，又稱沸石分子篩催化劑，系指以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，可制成對許多反應有高活性、高選擇性的催化劑[1]。 分子篩吸濕能力極強,用于氣體的純化處理,保存時應避免直接暴露在空氣中。存放時間較長并已經(jīng)吸濕的分子篩使用前應進行再生。分子篩忌油和液態(tài)水。使用時應盡量避免與油及液態(tài)水接觸。工業(yè)生產(chǎn)中干燥處理的氣體有,空氣,氫氣,氧氣,氮氣,，一只工作，同時另一只可以進行再生處理。相互交替工作和再生，以保證設備連續(xù)運行。干燥器在812℃下工作，在加溫至350℃下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。分子篩對某些有機氣相反應具有良好的催化作用。 又稱泡沸石或沸石,是一種結晶型的鋁硅酸鹽,其晶體結構中有規(guī)整而均勻的孔道，孔徑為分子大小的數(shù)量級,它只允許直徑比孔徑小的分子進入,因此能將混合物中的分子按大小加以篩分。故稱分子篩。早在200多年前,，化學組成通式為 式中M與n是金屬離子及其價數(shù)；x是二氧化硅的分子數(shù)。y是水的分子數(shù)；p是鋁的原子數(shù)；q是硅的原子數(shù)。分子篩在化學工業(yè)中作為固體吸附劑，被其吸附的物質可以解吸，分子篩用后可以再生。還用于氣體和液體的干燥、純化、分離和回收。20世紀60年代開始，在石油煉制工業(yè)中用作裂化催化劑，現(xiàn)在已開發(fā)多種適用于不同催化過程的分子篩催化劑。而分子篩催化劑引起化學工作者的研究熱情的原因之一，在于和老式催化劑（如AlCl3催化劑）相比，分子篩催化劑本身無毒、無害，反應產(chǎn)物容易分離，選擇性好，催化活性高，而且大大提高生產(chǎn)效率，降低設備投資成本，降低原材料消耗，從而提高產(chǎn)量和質量，而且廢催化劑對環(huán)境是友好的，不會產(chǎn)生污染?？偠灾?，分子篩催化劑是一種“綠色催化劑”。表1給出異丙苯生產(chǎn)的AlCl3催化工藝與分子篩催化工藝的“三廢”排放情況。表1 三氯化鋁和分子篩催化劑工藝生產(chǎn)異丙苯“三廢”排放對照“三廢”排放量和產(chǎn)量Al
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