Katalysator HZSM-5 für Katalysator der Hydrobildungsisomerisierung ZSM-5

Säurebeständigkeit

Zeolith ZSM-5 hat gute Säurebeständigkeit, es ist beständig gegen verschiedene Säuren ausgenommen Fluorwasserstoffsäure.

Molverhältnis: 15-1000
Nominale Kations-Form: Ammonium/Wasserstoff

Gewicht% Na₂O: 0,05
Fläche, m²/g: 450

ZSM-5

Das Molekularsieb ZSM-5 rühmt sich die einzigartigen und außergewöhnlichen Eigenschaften, die allgemein in den wichtigen Prozessen und in den Anwendungen über einem breiten Spektrum von Industrien angewendet werden. Allgemein verwendet, wenn, Methanol in Benzin- und Diesel- sowie Ölraffinieren, ZSM-5 umwandelnd, hat überlegenes sauren Katalysatoren des amorphen Festkörpers in den Reaktionen wie Xylenisomerisierung, Toluol Disproportionation geprüft und Toluolalkylierung etc. nach Ionenaustausch oder Änderung, Zeolith H-ZSM-5 kann abgeleitet werden, um erhöhte Paraselektivität auch zu besitzen. Alles in allem macht die hohe Vielseitigkeit dieses Zeoliths es ein wirklich unentbehrliches Material über vielen Industrien.

Einleitung

Das Molekularsieb ZSM-5 ist ein in hohem Grade siliziumhaltiger aluminosilicate Zeolith mit einem schneidenen und dreidimensionalen Kanalsystem. Seine chemische Formel, NanAlnSi96-nO192 · 16H2O, zeigt die Einheitszellzusammensetzung des Zeoliths. In dieser Formel kann die Variable, n, von 0 bis 27 reichen. Dies heißt, dass das Verhältnis der Menge der Silikonmoleküle und der Aluminiummoleküle innerhalb eines recht großen Bereiches mit der Gesamtanzahl von Silikon- und Aluminiummolekülen bei 96,1, 2 geändert werden kann

ZSM-5 ist ein selektiver Katalysator der Form mit einer einzigartigen Struktur, und es ist eins der wichtigsten mikroporösen Materialien, die durch eine membered gekennzeichnet werden Porenstruktur des Ringes 10 (10-MR). Kokotailo berichtete et al., dass die Struktur von ZSM-5 in 19783 und von strukturellen Beschreibung von ZSM-5 in der Tabelle im Abbildung 1. gezeigt wird

Der Rahmen ZSM-5 enthält eine neue Konfiguration des verbundenen tetrahedra, die die Primärbauelemente von dreidimensionalen Kanalsystemen innerhalb der Zeolithstrukturen sind. Das Sekundärbauelement, das von diesen tetrahedra eine, Anordnung 5-1 anzuzeigen bildet, ein Hauptmerkmal von Pentasil-Zeolith, durch die 5 membered Sauerstoffringe gebildet werden. Vierzehn tetrahedra Mähdrescher, zum einer Untereinheit (gekennzeichnet als die Pentasil-Einheit) mit acht Gesichtern, alles fünfeckige in Form zu bilden. Die fünfeckigen Untereinheiten weisen die Symmetrie 41 m2 (D2d) und die lineare Verknüpfung dieser Einheitsergebnisse in der Bildung von den Ketten auf, die entlang der Zachse verlängert werden. Die Rahmenkonstruktion entsprechen zu den Orientierungen <010> und <100> werden im Abbildung 2,4 gezeigt

Strukturelle Beschreibung des Abbildung 1. des Zeoliths ZSM-5

Der Rahmen ZSM-5 enthält zwei Sätze 10-MR Kanäle, das Laufen senkrecht zu gegenseitig, durch das Gitter. Ein Satz Kanäle ist mit einem etwas elliptischen Querschnitt (5,2 x 5,7 Å) und die anderen Kanäle, die in die Zickzackbildung gelaufen werden (sinusförmig) mit einem Kreisquerschnitt (5,3 x 5,6 Å) .5 gerade

Abbildung 2.-Rahmenkonstruktion

Röntgenstrahlbeugung (XRD) ist eine starke und leicht verfügbare Technik für die Bestimmung der Atomvorbereitungen innerhalb eines Zeoliths. Wie sonstiges kristallenes Material weist Zeolith ZSM-5 einzigartige Beugungsmuster auf. Solche XRD-Analysen sind für strukturelle Identifizierung hilfreich. Die XRD-Analyse für ZSM-5 zeigt fünf charakteristische Spitzen, wie in dem Abbildung 3 gezeigt und offenbar zeigt die MFI-Struktur an.

Analyse des Abbildung 3. XRD des Zeoliths ZSM-5

SEM-Bilder der Änderung ZSM-5 entsprechend der Synthesemethode und -vorläufern. Einige verschiedene Morphologien und Formen von ZSM-5 sind für Kauf auf dem materiellen Online-Shop ACS verfügbar.

Synthese

Vom Moment wurde das Molekularsieb ZSM-5 erfolgreich synthetisiert und seine ausgezeichnete Leistung in den Anwendungen wurde, Forscher haben gearbeitet unermüdlich an dem Entwickeln von verschiedenen Methoden für ZSM-5.6-8 z.Z. produzieren, die populärsten Synthesemethoden von ZSM-5 kann in die folgenden drei Kategorien ungefähr unterteilt werden entdeckt: Synthese in den Systemen des organischen Amins und des anorganischen Amins; Synthese in den Lastssystemen; und Synthese in den hydrothermalen Systemen nicht-hydro-thermisches systems.9-12, obgleich die vorher erwähnten Methoden verschiedene Schablonen miteinbeziehen, in den Rohstoffen (einschließlich verschiedene Silikonquellen und Aluminiumquellen) und in den Prinzipien bleiben die selbe. Die Struktur von Rohstoffen wird neu geordnet, um einzigartige Porenkanalstrukturen zu bilden, die wir als molekulares sieves.13-14 kennen

Verhältnisse TPA+ und SiO2/Al2O3 sind zwei wichtige Faktoren, die die Synthese des Molekularsiebs ZSM-5 beeinflussen. Alkalinität der Gelmischung ist ein zusätzlicher Parameter, der eine dominierende Rolle spielt. Der hohe Silikongehalt dieser Struktur macht das Material besonders empfindlich für die Solubilisierung in den in hohem Grade alkalischen Milieus. Bei hohen Hydroxidkonzentrationen konkurrieren Kristallwachstums- und Auflösungsphänomene, mit dem Ergebnis der Bildung von kleineren Kristallen.

Studien haben angezeigt, dass die bereitwillig kristallisierbare Beschaffenheit des Zeoliths ZSM-5 von den Gelsystemen unter Verwendung der verschiedenen organischen templating Mittel gebildet werden kann. Van Der Gaag zeigt, dass, 6 hexanediol, 1,6 hexanediamine, 1 Propanol, 1 Propylamin und alle pentaerythritol die Bildung dieser Struktur anregen. Das TPA+-Kation ist ein bevorzugter Zusatz zur Synthesemischung in diesem Fall, da es Bildung stark der Struktur ZSM-5 über der breitesten Strecke der Verhältnisse SiO2/Al2O3 anregt. Die Stürze dieser Methode umfassen jedoch die hohen Kosten der Zusätze, der Beizkraft und des Bedarfs am Abbau der Zusätze, bevor sie den Zeolith für seine katalytische Aktivität einsetzen. Versuche sind, Zeolith ZSM-5 von einem Schablone-freien Gelmedium zu synthetisieren gemacht worden und einige Ergebnisse sind gemeldet worden, um in hohem Grade kristallenes Material ZSM-5 zu erbringen. Ununterbrochene Versuche werden, gute kristallene Zeolith ZSM-5 zu den niedrigen Kosten leistungsfähig zu produzieren gemacht.

Anwendungen

Theproperties eines bestimmten Zeoliths ZSM-5 hängen von seiner kristallenen Rahmenanordnung, von der Einheitlichkeit seiner Kanalgröße und von der Säure ab. Zeolith ZSM-5 haben gleichmäßig Poren sortiert, das zu einem Vorteil kommt, wenn die Moleküle, die des Kanals größer als die Größe sind, nicht innerhalb des Zeoliths mit Ausnahmen manchmal an den Schnitten sich bilden können. Die Porenmaße des Zeoliths ZSM-5 sind auch für die Bildung von Olefinen C7 und C8 und ihre Zyklisierung für entsprechende aromatische Mittel einzigartig passend. Dieses einzigartige Eigentum von ZSM-5 schränkt die Bildung von Di- und drei- zyklischen aromatischenmitteln ein, die Koksvorläufer sind.

Das bestimmte Eigentum, das Zeolith ZSM-5 besonders nützlich für kommerzielle Anwendungen macht, ist Formselektivität. Der Ausdruck „Formselektivität“ wurde Anwendung durch Weisz geprägt und Frilette, zum der einzigartigen katalytischen Eigenschaften der kleinen Pore molekulares sieves.15 zu beschreiben war es nicht bis später, dass die Verfügbarkeit von synthetischen mittleren Zeolith der Pore 6Å den Reich von Formselektivität erweiterte. Schließlich war es die Einheitlichkeit und mittelgroße die Porenöffnung des ZSM-5, zusammen mit der Wahrscheinlichkeit der Formung von Produktmolekülen, die pentasil Familienzeolith passend für selektive Katalyse der Form machten. Zeolith ZSM-5 unterscheidet sich groß von den meisten anderen Molekularsieben in dem, den seine Formselektivität ein sehr breites dynamisches range.16 hat

Im Allgemeinen kann Formselektivität in die folgenden Kategorien klassifiziert werden: (1) Reaktionsmittel-Selektivität, (2) eingeschränkte Übergangs-Zustands-Selektivität und (3) Produkt-Selektivität.

(1) Reaktionsmittel-Selektivität

Reaktionsmittelselektivität ist, wann nur eine bestimmte Art Reaktionsmittelmolekül, kleineres an Größe verglichen mit den anderen, zerstreut wird und durch die Katalysatorporen überschreitet. Der Destillatentparaffinierungsprozeß von Mobil zum Beispiel ist ein selektiver Prozess der Reaktionsmittelform, in dem nur die gerade Kette oder etwas verzweigt anwesendes in einem Destillat sind, die Poren ZSM-5 zu betreten paraffiniert, wohin sie zu den helleren Produkten geknackt erhalten. Dieses erbringt „wächsernes“ Produkt a weniger mit einem unteren Pourpoint.

(2) eingeschränkte Übergangs-Zustands-Selektivität

Dieses tritt auf, wann die Reaktionsmittelmoleküle und die Produktmoleküle genug klein sind, durch den Kanal zu diffundieren, aber die Reaktionsvermittler sind größer als jedes Reaktionsmittel oder Produkte und werden besonders begrenzt. Monomolekular eher als bimolekulare Übergangszustände werden an diesen Bedingungen bevorzugt. Das wichtigste Beispiel der eingeschränkten Übergangszustandsselektivität ist das Fehlen des frühen Kochens ZSM-5 in der Art Molekularsiebe. Diese Art von Formselektivität spielt eine wichtige Rolle im selektiven Knacken von paraffiniert in der Familie ZSM-5 von Zeolith. Zum Beispiel ist die sterische Belastung des größeren Übergangszustandskomplexes, der erfordert wird, um Pentan 3 in ZSM-5 zu knacken Methyl-, die vorgeschlagene Ursache von seinem aktivitätsschwächereren als die des N-Hexans. Das Methanol zur Umwandlung des Benzins (MTG) ist ein anderes wichtiges Beispiel von Übergangszustands-Formselektivität, in der der verfügbare Raum in den Hohlräumen des ZSM-5 den größten bimolekularen Reaktionskomplex bestimmt, der gebildet werden kann.

(3) Produkt-Selektivität

Dieses tritt auf, wenn einige der Produkte, die innerhalb der Poren gebildet werden, zu sperrig sind, heraus zu diffundieren und als beobachtete Produkte zu erscheinen. Sie werden entweder in weniger sperrige Moleküle (z.B. durch Gleichgewichtherstellung) umgewandelt oder schließlich den Katalysator entaktivieren, indem man die Poren blockiert. Disproportionation des Mxylens ist das beste Beispiel von diesem. Unter den alkylierten Produkten wird 1, 3, trimethy Benzol 5 vorzugsweise zum sperrige trimethy Benzol des Produktmoleküls 1,3,5 gebildet. Ähnlich in der Xylenisomerisierung, wird Pisomer vorzugsweise verglichen mit Oisomer gebildet.

Eine der selektiven Eigenschaften der einzigartigen Form von H-ZSM-5 ist seine Paraselektivität in den electrophillic Substitutionsreaktionen wie Alkylierung und Disproportionation von Alkylaromatischen substanzen. Indem man die saure Standorttätigkeit des Zeoliths justiert und die Diffusionsparameter steuert, kann hohe Paraselektivität erzielt werden.

Schlussfolgerung

Die vorher erwähnten Eigenschaften des Zeoliths ZSM-5 macht es einen in hohem Grade passenden Katalysator für eine unglaublich große Vielfalt von industriellen Prozessen einschließlich das selektive Knacken der Form wie M-Formung, Destillatentparaffinierung und Schmierölentparaffinierungsprozesse. Würzenprozesse wie M-2 bildend, cyclar, das Aroforming und Methanol des Benzins (MTG) der Umwandlung zum Nutzen auch in hohem Grade vom Zeolith ZSM-5 sowie selektive Umwandlungsprozesse wie Xylenisomerisierung, Toluol Disproportionation, Äthylbenzolsynthese und Para-Ethyltoluolsynthese formen. Es ist selbstverständlich, dass der Zeolith ZSM-5 ein in hohem Grade wertvolles Material in vielen Industrien allgemein ist.