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沸石分子筛催化剂的发展现状及趋势

沸石分子筛催化剂的发展现状及趋势
沸石分子筛催化剂的发展现状及趋势

沸石分子筛催化剂的发展现状

摘要:从工业催化的角度思考和表述了沸石分子筛催化剂合成、催化及应用,综述了国内外相关的最新研究进展,探讨了分子筛催化剂未来的发展方向。旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索。

关键词:沸石分子筛催化剂、工业应用、未来发展

在我国的经济发展,工业是国民经济的重要组成部分,化学工业中80% 以上的过程涉及催化技术,尤其对于炼油与石化工业,催化剂更是不可或缺,其中分子筛催化剂未来的发展方向又深切关系着工业的发展。目前,分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用,如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。分子筛催化剂的合成方法主要有:①水热晶化法;②非水体系合成法;③干胶转换法;④无溶剂干粉体系合成法;⑤微波辐射合成法;⑥蒸汽相体系合成法;⑦多级孔道沸石分子筛的合成;⑧化学后处理法;⑨硬模板法;⑩软模板法[1]。

而沸石分子筛是其中重要一员。沸石分子筛的工业催化应用始于上世纪60 年代,Mobil 公司首先发现并采用八面沸石替代无定形硅铝催化剂, 应用于炼油中催化裂化(FCC) 过程, 大大提高了汽油产量以及原油利用率。目前,仅作为FCC催化剂一项,沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5%。沸石分子筛具有确定的孔体系,大的晶内比表面积和与硫酸或氯化铝相当的酸性,同时具有分子筛分或择形作用以及可改性或易掺杂等优点,它们对许多工业催化反应有高效促进作用。在各种酸性催化剂高性能中,反应了它的催化潜力。此外,还有其他类型的高效分子筛催化剂。

1、沸石分子筛结构

沸石分子筛是一族结晶性硅铝酸盐的总称。沸石最基本的结构是由(SiO4)四面体和(AlO4)四面体。相邻的四面体由氧桥连结成环,环有大有小,按成环的氧原子数划分,有四元氧环,五元氧环,六元氧环,八元氧环,十元氧环和十二元氧环;环是分子筛的通道孔口,对通过的分子筛起筛分作用。氧环通过氧桥相互

连结,形成具有三维空间的多面体。多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。空洞中含有结晶水和阳离子,这些阳离子用来中和(AlO4)四面体的负电荷,利用加热或减压的办法,可以比较容易地脱除一部分或全部结晶水。不同结构的笼再通过氧桥互相连接形成各种不同结构的分子筛。基础研究工作发现,Al 中心原子可被三价的原子,如B、FeCr、Sb、As 和Ga 等取代;而Si中心原子也可被四价的原子,如Ge 、Ti、Zr 和Hf或P 等取代。因此,可以合成磷酸铝分子筛、硅磷酸铝(SAPO 分子筛)以及钛硅分子筛。另外,分子筛特别适合用作金属或稀土金属的载体材料,可以合成双功能或三功能的杂原子分子筛。根据晶型和组成硅铝比的不同,把分子筛分为A型沸石类、八面沸石类、丝光沸石类、菱沸石类、ZSM、pentansil 等类型;而根据孔径的大小又分为超大孔、大孔、中孔、介孔、微孔分子筛;根据孔道结构可分为10 元环和12 元环具有二维或三维体系三、四元环、手型孔道结构等分子筛。

2、沸石分子筛催化剂的合成

在工业应用中,对于沸石分子筛的合成而言,其具有很好的效果,在有机离子的作用下,对沸石分子筛进行催化作用,进行直接合成,如丝光沸石,还有一些沸石需要在有机胺的作用才能合成,如p 沸石等,但是从总体上来讲,经过催化作用所合成的沸石产品,无论是在晶粒大小上,还是在结晶度上,或者是在硅铝等各个方面,其质量比较容易控制,但是存在的一个缺点就是在合成蛙,所用成本较高,尤其对于当下的一些新发现的分子筛,与之前的分子筛相比,甚至于说是昂贵,并且还需要通过导向合成,为此,导致工业成本增加。因此,对于沸石分子筛的经济效果的研究就成为各国科学家所研究的重点,需要突破成本高的问题,采用廉价的材料,结合相应的导向剂,使得分子筛合成,目前,应用比较普遍的两种方法是无胺合成法和有机胺替代法。

首先,无胺合成法。这种方法主要是建立在经济理论的基础之上,不仅生产方便,而且成本较低,一般情况下,其都是用廉价的材料来完成即可,不需要结构导向剂的作用。在合成时,需要加入晶种,这样做的主要目的就是为了有效地减少有机结构导向剂的用量,同时,这也是很多人关注的一个重要课题。在前期,我国的一些研究人员也曾发现了一些新的进展,如在合成体系中,加强凝胶导向剂或者是分子筛晶种,促进无胺体系中分子筛的生长,进而来达到合成果。

这种研究成果具有很好的效应,其原料成本较低,无论是在经济方面,还是在环保方面,其都在巨大的潜在优势。

其次,有机胺替代法。这种方法的工业中的应用,其主要是建立关以往的合成经验上,来合成分子筛。据我们所知,在合成分子筛的体系结构中,要想达到所要的质量和产量,那么必须要用过量的有机胺,其中大部分与分子筛结构结合,只有很少的一部分是真正地起着导向作用的,为此,在分子筛生长与成核过程中,需要通过孔道填充或者是碱性调节作用来完成。而且目前,对于这种方法的研究的应用,也正是基于这一点上完成的。如在合成中,对于季铵化的金刚烷胺的处理,结果通过异丁胺业替代进行的,这样,既降低了合成成本,也缩短了合成时间,提高了晶化效率,类似的成功案例还有很多。另外,对于有机胺替代法,还有一个区别于其他合成方法的主要功能就是其可以使得分子筛的结构发生改变,与之相应的晶粒大小、硅铝比也会发生变化,从另一种意义上讲,是一种新结构的重生,这不仅提高降低分子的扩散速率,而且增强吸附功能,催化性能也更佳。总体上讲,这种方法的应用,在成本管理和环境管理方面都有很大的发展前景,值得深入研究。

3、沸石分子筛的催化机理

沸石分子筛在各种不同的酸性催化反应中,能够提供很高的活性和不寻常的选择性,且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的,酸度及其酸强度分布是分子筛的重要参数。研究表明,分子筛中 B 酸来源于骨架四面体铝,而L酸主要来源于非骨架六面体铝,所以分子筛中Al的含量及其分布与分子筛的表面酸性物质密切相关,故可采用分子筛的脱铝和补铝等二次水热处理,得到理想的硅铝比的分子筛。此外,分子筛的酸性还受取代金属离子影响,由于多价金属离子的水解作用,导致催化剂表面酸中心重新分布。此外,在1960 年首次提出了择形催化的概念,即催化反应的选择性取决于分子与孔径的相应大小,尤其对于中孔沸石。实现分子形性基本方法有:

3.1 筛分效应

包括反应物择形和产物择形。反应物的择形催化在炼油工业中已获得多方面的应用,油品的分子筛脱蜡,重油加氢裂化等都是。产物择形在改变产品分布、提高目的产物效率上有显著效果,但也存在有害的一面,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,乃至不断裂解、脱氢,最终以炭的形式沉积于孔内和孔口,导致催化剂的失活.

3.2 库伦场效应

晶体内表面的离子特性和沸石与吸附物分子之间的静电场作用强度取决于沸石的硅铝比以及交换的阳离子。纳交换型低硅铝比沸石具有一个强静电场,而高硅铝比的氢型沸石则没有。

3.3 构型扩散

发生在催化剂的结构尺寸接近分子大小的情况下。在这种扩散方式下,分子大小的一个微小变化都引起其扩散系数显著改变。

3.4 空间适应性或过滤态选择性

有些反应,只是由于需要内径或笼腔有较大的空间,才能形成相应的过渡状态,不然就受到限制,使该反应无法进行。ZSM-5催化剂用于这种过渡态选择性的催化反应。

3.5 穿行控制

一些沸石(HZSM-5 分子筛)具有不同孔道尺寸的交叉孔道。由于小孔道只能通过小分子,而大孔道可通过大的和小的分子。[2]

4、沸石分子筛的应用

4.1 催化裂化(FCC)

用掺杂了铈和镧的Y型分子筛可将重油转化成中等的馏分及高辛烷值汽油。由我国石油化工科学研究院研发成功ZRP-1 择形分子筛含有稀土元素和磷元素,在苛刻水热条件处理时,具有良好的结构稳定性,又具有特别优异的水热活性稳定性,在催化裂解等烃类转化技术中也显示出良好的择形催化性能。通过优化使用Y、β和MIF 型分子筛的催化剂配方,可以制得既能提高汽油辛烷值又能增加C3和C4烯烃产率的裂化催化剂,为醚化和烷基化提供原料。将SAPO-11 添加到超稳Y型分子筛裂化催化剂中,可以使产物汽油馏分中异构体增加,从而提高其辛烷值。

4.2 加氢裂化

这是一个“环境友好”过程。含Pt或Pd的SAPO-11和SAPO-41催化剂可以使重油同时进行加氢裂化和异构化反应,从而降低油品的粘度和倾点,得到具有较好流动性的油品。

4.3 催化脱蜡

该工艺主要采用ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23 、ZSM-35和ZSM-38 等硅铝分子筛催化剂,借助于裂解反应将蜡除去,但会导致收率和粘度指数的降低。借助于双功能SAPO-11 催化剂的异构化脱蜡过程,是通过将蜡分子异构化后保留在基础油中来达到降低倾点的目的,因而可获得较高粘度指数和较高的基础油收率。

4.4 烷基化反应

由长链烯烃和苯进行烷基化反应,一般分子筛催化剂对于芳烃烷基化反应均有较高的活性,但其产物的选择性较差,催化剂的稳定性不高,容易结焦失活,通过对分子筛进行改性处理可以改善其催化性能。由萘直接烷基化制备合成2,6-二甲基萘是最合理的技术路线,但二烷基萘的异构体有10 个,其物化性能很相近,以Zn改性的β分子筛催化剂达到了择形烷基化的效果。用Pentasil 沸石可使苯酚的烷基化在苯环的碳原子上发生,而八面沸石则使其在羟基氧原子上发生。

5、分子筛催化剂的展望

分子筛催化在工业上的应用已有50 多年的历史,沸石分子筛在工业催化上尤其是在许多炼油与石化过程中占有相当的比例并发挥着非常大的作用,使许多石化过程实现了高效率转化或原子经济转化。进入21 世纪以来, 石油化工的发展面临资源短缺的巨大挑战,采用新工艺、新技术、新材料, 追求石油化工过程的节能降耗已经成为石油化工发展的必然趋势,同时开发以煤炭、天然气、生物质原料制备石油化工产品的新工艺以解决资源短缺问题是近年来的研究热点。另外,清洁生产、环保与温室气体减排与转化也是当今国家关注的重点。面对这些国家、行业和市场的发展需求,分子筛催化面临着如何进一步提高催化剂性能与效率、催化剂设计与制备是否达到可控、如何进一步提高合成经济性、分子筛的催化新应用等诸多问题和挑战。国内外分子筛研究者也正围绕这些问题

和难点在努力探索和研究。

参考文献:

[1]尚会建,张少红,周艳丽,赵彦,张高,郑学明.分子筛催化剂的研究进展.化工进展.2011.050018

[2]蔡随东,韩红辉,韩红亮.从工业催化角度看分子筛催化剂未来发展探析.化工技术.727406

[3]刘志成,王仰东,谢在库.从工业催化角度看分子筛催化剂未来发展的若干思考.催化学报. 2012.0253-9837(2012)01-0022-17

[4]田红丽,刘荣杰.沸石分子筛催化剂及其应用[J].广东化工,2013,40(17):100-101)

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绿色高分子材料论文 ——分子筛催化剂 学院:京江学院 班级:高分子1101 姓名:刘铭 学号:4111126020

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精细化工的发展 班级2015制药工程(兴)学号:2015961019 姓名:陈诗豪 [摘要]精细化工具有高技术含量、高附加值等特点,在国民经济中起着重要作用,对促进经济发展和提高人民生产生活质量具有重要的意义,是当今世界化学工业激烈竞争的焦点。本文主要描述了国内外的精细化工行业的发展现状,简单分析了精细化工发展过程中要优先发展的关键技术及精细化工的发展趋势。 [关键词]精细化工;发展现状;关键技术;趋势 前言 精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一。精细化工产品种类多、用途广,直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。相对基础原料化学品,精细化工产品资源消耗较少、能耗较小、产品附加值高、抗风险能力较强。大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。精细化工率(即精细化工产值占化工总产值的比例)的高低已经成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志 一,国内外精细化工发展现状 精细化工的发展起源于上世纪70年代,当时由于传统的煤化工和石油化工的工艺路线和效益不佳,导致德国、美国和日本等国的化工企业开始走精细化的路线。他们致力于专用化工产品的生产,如仿生医疗品、抗癌药物、高效除菌剂和杀菌剂等的生产。 近年来,随着能源危机的出现,环境问题的日益严重,各国纷纷加大了精细化工产业的开发和利用。世界范围内都在试图依靠科技使精细化工生产出更多的能源替代品,以满足经济发展的需求。尤其是发达国家,化工产品的精细化比例不断上升,科技投入的比例不断上升,不断研发新产品,发达国家在发展精细化工方面的另外一个特点是:十分注重科学技术的保护,严格控制技术外流,形成一定的技术垄断,保持精细化工领域的国际发展优势。一些发达国家在发展精细化工的同时,也注意减少三废排放、加强污物处理,环保意识渗透其中,这一点也是值得推崇和学习的,毕竟保护环境是发展一切的前提,而发展精细化工也是为了更好地保护环境[2]。 我国的精细化工发展起步较晚,从上世纪80年代开始起步。从“六五”开始,直至“七五”、“八五”、“九五”、“十五”国民经济发展计划中,我国都把精细化工,特别是新领域精细化工作为发展的战略重点之一,精细化工的地位已在我国得到确立。 在看到成绩的同时,我们也要意识到其中的不足,从总体来看,我国在精细化工产品的质量、产品种类及生产经验、高新技术和设备先进程度方面都与国外存在着非常明显的差距。 二,精细化工发展中要优先发展的关键技术

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沸石吸附的研究进展 摘要:本文主要通过沸石分子筛吸附剂对碘吸附的原理及传质影响的研究,目的是加强认识脱碘的机理,为进一步开发沸石吸附剂的应用提供一定的理论依据。同时针对目前国内外的研发及应用情况进行了概述,提出了存在的问题和解决的思路。 关键字:沸石脱碘吸附传质 前言 沸石是含碱土金属或碱金属的具有三维空间结构的硅铝酸盐晶体,分为天然沸石和人工沸石。天然沸石空隙中充满大量的水分,加热时会沸腾而得其名。人工合成沸石是以硅和含铝的盐为原料,经过水热合成大小与分子大小相当的材料,也称分子筛。沸石的化学通式为M x/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O,其中M通常为Na、K、Ca等金属离子。 沸石比表面积适中,一般为500~800m2/g;其孔结构以微孔为主,孔径较小,一般主孔径最大不超过2.5nm,且分布均一。沸石分子筛是通过氧硅四面体和氧铝四面体单元在过氧架桥作用下形成的,其中氧铝四面体带负电性,且孔道内分布有金属阳离子,容易与外界的阳离子发生交换,表现出离子交换性。常用的分子筛全交换工作容量在2.0~2.5mg/g。 沸石是一种强极性吸附剂,极易水分子等极性分子,且由于自身铝硅比和孔径大小不同,对不同极性分子具有选择性,孔道内有可被交换的金属阳离子,对某些特定分子有特殊的吸附作用。 在废气处理方面,沸石可以吸附废气中的SO2和NO x,但是其吸附量低。利用 改性方法可改变沸石的电性、孔径等,可以用来对不同分子特性和直径的气体进行吸附。在水处理方面,利用沸石的离子交换能力,可以吸附去除废水中的氨氮,也可以利用利用改性沸石处理高氟污水或地下水,有价格低的优势,但吸附容量往往不高。 沸石吸附剂脱碘的特性就是一种选择性吸附,通过选择适合碘分子大小孔径的沸石制成吸附剂,达到吸附碘的目的。 二、沸石吸附剂的脱碘原理 1. 吸附原理 (1)物理吸附 沸石吸附剂吸附碘包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要是由于溶液中的碘与沸石分子筛固体表面之间存在范德华力(Van der waals),而产生了范德华吸附,它是可逆的。当沸石分子筛表面分子与液体中碘之间的引力大于液体内部分子运动时,液体中的碘就被吸附在沸石分子筛表面上。它们之间的吸引机理,与气体的液化和冷凝时的机理类似,其吸附热比较低。从分子运动观点看,这些吸附在沸石吸附剂表面的分子由于分子运动,也会从固体表面脱离而进入液体中去,但其本身不发生化学变化。所以物理吸附的特征就是吸附物质不发生任何化学反应,吸附的进程极快,参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。而且这种吸附通常在固体表面几个分子直径的厚度区域,单位体积固体表面所吸附的量非常小。(2)化学吸附 化学吸附是由于沸石通过所存在的孔道和空腔中的阳离子交换,使其吸附性能发生较大变化,即沸石通过与含Ag的可溶性盐类溶液进行离子交换成银离子型沸石。其脱碘的原理是这种载在沸石上的可交换的银离子从沸石上解离出来,与

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热稳定性得到提高。在催化过程中基质还起到热载体的作用。制造催化剂时,分子筛原粉通常经胶体磨研磨后混入基质的胶体中,用喷雾、挤条或其他方法成形,再经干燥、焙烧等步骤最后制成催化剂。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年,由于生产量扩增,本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系,建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人,其中工程师8人。 产品系列化、经营多元化,这些都是企业的发展方针,而OEM----更是公司多年的经营模式,并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业,我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客

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丝光沸石应用前景 丝光沸石是一种架状硅铝酸盐,具有特殊结构。其结构决定了丝光沸石具有优良的选择性、吸附性、选择性离子交换、催化反应性、耐酸耐碱性、高热稳定性和耐辐射性,对不同种类、不同大小分子、不同极性物质具有分子筛功能。 丝光沸石应用前景 1、丝光沸石用作催化剂 丝光沸石是一种性能优异的催化剂,最具有代表性的丝光沸石催化剂为美国UOP公司开发的TA系列催化剂,目前工业应用的催化剂牌号为TA-2、TA-3和TA-4。作为催化剂已广泛应用于催化裂化,歧化与烷基转移,烷烃和芳烃异构化,烷基化,甲醇氧化等石化工业中。工业试验表明,丝光沸石的活性优于其他沸石。目前,世界甲苯歧化与烷基转移技术的催化剂研究领域主要集中在丝光沸石、ZSM-5沸石及HAT系列3中催化剂体系。 2、丝光沸石用作吸附剂 丝光沸石其特殊结构决定了其具有优良的选择性吸附作用,既可以进行气体吸附,也可以进行液体吸附。比如,丝光沸石用作净水剂就属于液体吸附剂。 丝光沸石作为气体吸附剂可用来吸附甲醛(有害物质),降低人造板中残留甲醛含量。对人造板中残留甲醛的释放量,国家已有明确规定。各种去除甲醛危害的相关技术和产品应运而生。权威部门掌握的情况表明,目前这类技术和产品基本都采用了化学反应方式,也都不同程度有去除甲醛作用。但同时也影响了甲醛作为粘结剂的重要成分在人造板的产品质量。北京国

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沸石与分子筛的区别研究 摘要 随着天然与人工分子筛在化工行业的应用的推广,以及各方面的生产要求的提高,促使分子筛的研究成为当今的热门。作为初学者,本文主要围绕沸石、分子筛的不同应用分别从二者的概念、特征、结构、性能、用途等几个方面阐述分子筛与沸石的区别。 关键词沸石分子筛应用区别 一、简介 1932年,McBain提出了“分子筛”的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。虽然沸石只是分子筛的一种,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯;天然沸石:铝硅酸钠。沸石族矿物常见于喷出岩,特别是玄武岩的孔隙中,也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。浙江省缙云县为我国境内沸石储量最高的地区。 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的分 子尺寸大小(通常为0.3nm至2.0 nm)的 孔道和空腔体系,从而具有筛分分子的特 性。然而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。由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水,水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,而把比孔道大的分子排斥在外,因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”分子的作用,故称为分子筛。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。 二,结构 沸石有很多种,已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构,就是说在它们的晶体内,分子像搭架子似地连在一起,中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子,因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来,比如用火焰去烧时,

精细化工论文

精细化工论文 国内外精细化工现状及发展趋势 摘要: 概述了国内外精细化工的发展趋势及技术创新,并提出了我国精细化工需要解决的主 要问题和今后的发展。 关键词:精细化工,发展创新,趋势。 Fine chemicalindustry at home and abroad currentsituation and development trend Kong ling wei Abstract: Overview of the fine chemical industry at home and abroad and the development trend of the technology innovation, and put forward China's fine chemical industry need to solve problems and future development. Key words: Fine chemical ,Development and innovation ,Trend. 引言: 化学工业的发展过程是人类利用自然资源逐步深人的过程,即由初级加工逐步向 深度加工发展,即由初级加工逐步向深度加工发展,由一般加工逐步向精细加工发展,由主要生产大批量通用的基础材料逐步向既生产基础材料又生产小批量多品种的专用产品发展的过程。精细化工是以高新技术为基础,以市场需求为导向,以产品具有特定功附加价值高、小批量、多品种、系列化为特点的化学工业。我国的精细化工行业已有较好的基础和一定的生产规模,大部分产品已基本能满足国内市场的需求,有的还有相当数量的出口。但是我国精细化工行业与国外同行业相比,还有很大的差距,还需要不断的开创新的工业技术。 1 世界精细化工总体发展态势 世界精细化工总体发展态势综观近20多年来世界化工发展历程,各国、尤其是美国、欧洲、日本等化学工业发达国家及其著名的跨国化工公司,都十分重视发展精细化工,把精细化工作为调整化工产业结构、提高产品附加值、增强国际竞争力的有效举措,世界精细化工呈现快速发展态势,产业集中度进一步提高[1]。进入21世纪,世界精细化工发展的显著特征是:产业集群化,工艺清洁化、节能化,产品多样化、专用化、高性能化。受损细菌恢复的缺陷,故适用于实验室、生产现场和野外环境工作使用。 1.1 生产现状 国际石化工业以处于技术相对成熟的阶段,生产经营竞争激烈,导致利润明显下降。 国外大型炼化企业从两方面努力追求投资回报。一是致力于生产如千万吨的炼油装置、百万吨级装置规模大型化,乙烯装置、数十万吨级的基本原料装置,以追求规模效益,力求降低成本;二是利用其技术优势,集中力量,加快产品结构调整的步伐在石油化工高度发展的基础上,积极开展石油化工的。1深度加工及裂解产物(C4、C5、 C9、C10等)的综合利用,致力于中小吨位有机原料和精细化学品的生产,依靠技术保持效益。1997年全球化学工业的销售额约15000亿美元,1986年为300亿美元,年均增长率为6﹪。精细化学品产值为 450-500亿美元,比1986年的140亿美元增长近3倍,年均增长率为12%。专业化学品的发展也很快,已由1986年的900亿美元上升到1996年的约2400亿美元,年均增长率约10%。由此可见,精细和专用化学品的生产是国际化学工业发展的重点[2] 。 1.2 发展趋势 以大型石化装置为龙头发展精细化工,在精化工生产成本中,原料所占比例极低。大型石化企业可以对产品进行深加工,生产出下游产品,直接投向市场,另外,对副产品进行综合利

分子筛催化剂的解析

分子筛催化剂的解析 分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子(如 Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为: A型,X型,Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为 4A(1A=10 -10 米),称为 4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。 X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为 9—10A的分子筛晶体,称为 13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为 10X(又称钙X型)分子筛。 沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常,天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。 1 分子筛的应用领域 沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程,还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域,并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。 分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。 3A分子筛用途:各种液体(如乙醇)的干燥;空气的干燥;制冷剂的干燥;天然气、甲烷气的干燥;不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。 4A分子筛用途:空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥;氩气的制取和净化;药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥;油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛用途:变压吸附;空气净化脱水和二氧化碳。 13X分子筛用途:空气分离装置中气体净化,脱除水和二氧化碳;天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫;一般气体深度干燥。 改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 2分子筛催化剂的发展历史 分子筛的起源可追溯到1756年,首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐,天然沸石。1840年,发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能,并且在加热过程中,它的透明度和结晶形状不发生变化。于是,天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。1858年,根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能,成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。1925年,人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气,而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯,再次证实了沸石的分子筛分作用。于是,沸石分子筛这一不仅代表其组成,而且代表着其作用的名称便产生了。研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂,后来也用于流体的分离。 20世纪50年代中期至80年代初期,是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。1960年,提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念,1962年,X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程,此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2/A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。 20世纪70年代,美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等,这些高硅分子筛水热稳定性高,亲油疏水,绝大多数孔径在0.6nm左右,对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性,此类分子筛的开发,促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究,也大大推动了分子筛应用方面的研究。 联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80

分子筛的一些知识

分子筛的一些知识 沸石分子筛的广泛应用,在于它具有优异的性能。为了深刻了解这些性能,就必须弄清分子筛的结构,而深入研究分子筛的结构与性能,反过来又将进一步促进它的应用和发展。 分子筛是一种晶体硅铝酸盐,因而,可以应用X-射线衍射进行结构分析。通常合成分子筛是10μ以下的粉末,在使用粉末衍射法进行测试时,对于对称性较差的沸石类型,指标化及搜集强度的工作都十分困难,因此,到目前为止,仅确定了四十多种沸石的结构,还有一半左右尚未测定出来。 倘若能够得到较大的佛石单晶,采用X-射线衍射的单晶转动法更为有效。较大的A型分子筛单晶可由种子晶体的再结晶得到。用X-射线衍射的单晶转动法,不仅可在指标化之前,引出晶胞参数,确定骨架结构,而且还可以推定出非骨架原子(或离子)和分子和位置。每一种分子筛都有特征的X-射线粉末衍射图样,因此由衍射图样的比较,可以确定沸石的类型。非晶态度的凝胶不产生衍射,故X-射线分析也可以用来观察分子筛结晶的情况,混和物的衍射图样,由各组分的粉末线迭合而成,并且衍射强度随含量而变化。所以X-射线衍射也用以确定分子筛的纯度。 现在又有一种新的红外光谱法测定分子筛的结构。通过测定已知结构分子筛的红外光谱,找出普带的特征频率与骨架结构基团间的关系,进而测定未知结构的光谱,推导出骨架结构。一般采用频率1300-200厘米-1的红外线。因为这一范围包含着(Si,Al)O4四面体的基本振动,反映出骨架结构的特征。目前,红外光谱已用于测定沸石骨架的结构类型,结构基团、骨架的硅铝组成,热分解过程中结构的变化和脱水、脱羟基过程中阳离子的迁移等。 在分子筛的应用中,表面性质十分重要。借助红外光谱,我们可以更透彻地了解沸石的表面性质以及在各种处理中的变化,如根据吸附分子引起的光谱变化,就可知道沸石表面与吸附分子相互作用,吸附分子的位置以及催化活性和表面性质的关系等。由于红外光谱的高度灵敏性,沸石结构的微小变化都在光谱中得到反映。 其他的物理测试技术如紫外光谱等也可以帮助确定分子筛的结构,但目前主要采用的是X-射线衍射和红外光谱法。 沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石应用最广,对它们的结构和性能的研究也最为深刻。第一节分子筛结构概述 分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体,晶体内的阳离子和水分子在骨架中有很大的移动自由度,可进行阳离子交换和可逆地脱水。 分子筛的化学组成可用以下实验式表示:M2/nO. Al2O3. xSiO2. yH2O M是金属离子,n是M的价数,x是SiO2.的分子数,也是SiO2/Al2O3克分子比,y是水分子数. 上式可以改写成M p/n[(AlO2)p()q] yH2O P是AlO2分子数,q是SiO2分子数,M,n,y同上.由上式可以看出:每个铝原子和硅原子平均加起来都有二个氧原子,若金属原子M的化合价n=1,则M的原子数等于铝原子数,若n=2,则M 的原子数等于铝原子数的一半。各种分子筛的区别,首先是化学组成的不同,如经验式中的M可为Na、K、Li、Ca、Mg等金属离子,也可以是有机胺或复合离子。 化学组成的一个重要区别是硅铝克分子比的不同。例如,沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石的硅铝比分别为1.5~2、2.1~3.0、3.1~6.0和9~11。 当式中的x数值不同时,分子筛的抗酸性、热稳定性以及催化活性等都不同,一般x的数值越大,而酸性和热稳定性越高。各种分子筛最根本的区别是晶体结构的不同,因而,不同的分子筛具有不同的性质。

国内外精细化工发展现状趋势

国内外精细化工发展现状趋势精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一,是新材料的重要组成部分。 精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大,直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。 大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。 精细化工率(精细化工产值占化工总产值的比例)的高低已经成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志。 一、世界精细化工总体发展态势综观近20多年来世界化工发展历程,各国、尤其是美国、欧洲、日本等化学工业发达国家及其着名的跨国化工公司,都十分重视发展精细化工,把精细化工作为调整化工产业结构、提高产品附加值、增强国际竞争力的有效举措,世界精细化工呈现快速发展态势,产业集中度进一步提高。 进入21世纪,世界精细化工发展的显着特征是:产业集群化,工艺清洁化、节能化,产品多样化,专用化、高性能化。 1精细化学品销售收入快速增长,精细化率不断提高上世纪九十年代以来,基于世界高度发达的石油化工向深加工发展和高新技术的蓬勃兴起,世界精细化工得到前所未有的快速发展,其增长速度明显高于整个化学工业的发展。

近几年,全世界化工产品年总销售额约为万亿美元,其中精细化学品和专用化学品约为3800亿美元,年均增长率在5~6%,高于化学工业2~3个百分点。 预计至2017年,全球精细化学品市场仍将以6%的年均速度增长。 2017年,世界精细化学品市场规模将达到4500亿美元。 目前,世界精细化学品品种已超过10万种。 精细化率是衡量一个国家和地区化学工业技术水平的重要标志。 美国,西欧和日本等化学工业发达国家,其精细化工也最为发达,代表了当今世界精细化工的发展水平。 目前,这些国家的精细化率已达到60~70%。 近几年,美国精细化学品年销售额约为1250亿美元,居世界首位,欧洲约为1000亿美元,日本约为600亿美元,名列第三。 三者合计约占世界总销售额的75%以上。 2加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构,重点开发高性能化、专用化、绿色化产品,已成为当前世界精细化工发展的重要特征,也是今后世界精细化工发展的重点方向。 以精细化工发达的日本为例,技术创新对精细化学品的发展起到至关重要的作用。

关于沸石分子筛

沸石是呈架状结构的多孔含水铝硅酸盐的晶体的总称,通用的化学式: (Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba)y[Al x +2y Si n-(x +2y)].mH2O X:碱金属离子个数; Y:碱士金属离子个数; n:铝硅离子个数之和; m:水分子的个数。 从电价配位情况看:一价、二价阳离子的电价数之和等于铝离子的个数。沸石水不参与电价平衡。 1 沸石的分类 1.1 天然沸石与合成沸石 天然沸石能形成规模较大的工业矿床有:斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石等五种。而我国真正被利用的主要是斜发沸石和丝光沸石。 合成沸石现在应用的沸石多为人工合成,如标注为x 型、Y 型、A 型的,都是人工合成的即,使可以有天然存在。合成的沸石规整?且稳定?,还可以有杂原子骨架沸石。 硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性,必须有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。 后发现磷铝酸盐类分子筛,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,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 1.2 沸石的晶体结构 SiO2和Al2O3两种成份占沸石矿物总量的80%。但不同的铝硅比值却构成不同的沸石矿物种类。H2O也是沸石的主要成份之一,含量在10%左右,但水不参与沸石的骨架构成,仅吸附在沸石晶体的微孔中。 各种沸石之问的主要差别在于它们之间的骨架结构不同。所谓“骨架”,是指由氧、硅、铝三种原子构成的三维空间结构,不包括碱、碱土金属和水。沸石骨架结构中的基本单元是由四个氧原子和一个硅(铝)原子堆砌而成的硅(铝)氧四面体。硅氧四面体和铝氧四面体再逐级组成单元环、双元环、笼(结晶多面体)构成三维空间的架状构造沸石晶体。 作为次级单位的各种环联合起来即形成各种沸石的空洞和孔道(或称孔穴和通道)。各种沸石都有自己特定的形状和大小的空洞和孔道能吸附和截留不同形状和大小的分子。

分子筛催化剂及其作用机理

分子筛催化剂及其作用机理 1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐,具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水,加热时可汽化除去,故又称沸石。自然界存在的常称沸石,人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O 式中M是金属阳离子,n是它的价数,x是AlO2的分子数,y是SiO2分子数,Z是水分子数,因为AlO2带负电荷,金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时,M的原子数等于Al的原子数;若n = 2,M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有:方钠型沸石,如A型分子筛;八面型沸石,如X-型,Y-型分子筛;丝光型沸石(-M型);高硅型沸石,如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性,且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的,也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用,尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征 (1)四个方面、三种层次: 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4),它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次,按成环的氧原子数划分,有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口,对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结,形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼,八面沸石笼,β笼和γ笼等。 (2)分子筛的笼: α笼:是A型分子筛骨架结构的主要孔穴,它是由12个四元环,8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm,空腔体积为760[Å]3。α笼的最大窗孔为八元环,孔径0.41nm。 八面沸石笼:是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴,由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体,笼的平均孔径为 1.25nm,空腔体积为850[Å]3。最大孔窗为十二元环,孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼:主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构,是最重要的一种孔穴,它的形状宛如有关削顶的正八面体,空腔体积为160[Å]3,窗口孔径为约0.66nm,只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。 此外还有六方柱笼和γ笼,这两种笼体积较小,一般分子进不到笼里去。 不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛,主要有A-型、X型和Y型。 (3)几种具有代表性的分子筛 A型分子筛 类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼,并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构,如用γ笼做桥联结,就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口,其直径为4Å,故称4A分子筛。若

制氧机进口分子筛和国产分子筛的区别

很多人在买家用制氧机的时候,都会遇到一个问题,就是到底该买进口分子筛,还是国产分子筛。在回答这个问题之前,我们先来看看什么是分子筛。 家用制氧机的分子筛 分子筛是一种具有立方结构的硅酸铝化合物,由于分子筛的表面积很大,所起分子筛的内部就形成了很多空隙,可以把空隙小的分子吸附进来,而把比孔道大的分子排斥在外,因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”分子的作用,故称为分子筛。而现在的家用制氧机就是利用了分子筛的这种筛分功能,把空气中的氧气和氮气分离开来。我们知道空气中的氧气含量是21%,但其含量是78%,还含有少量其他气体,分子筛把氮气除去后,剩下的几乎就是氧气了。 分子筛对家用制氧机价格的影响 分子筛是制氧机中的关键部件,所以分子筛质量的好坏,就决定了制氧机的使用效果和使用寿命,所以我们看到市场上的制氧机进口分子筛和国产分子筛价格还是相差很多的。拿健康之宝热卖的奥吉制氧机来说,采用进口分子筛的AJ-300B售价2650元,而采用国产分子筛的AJ-300A售价只有2350元,而两款制氧机的其他方面完全一样,进口分子筛的售价要比国产分子筛贵了300元,几乎是机器售价的12%。再比如神鹿制氧机SL-03,国产分子筛的型号售价2450元,进口分子筛的SL-03售价就达到了2800元,价格相差了350元,还是相差比较大的。 分子筛对家用制氧机寿命的影响 既然分子筛的价格相差不少,那么进口分子筛是否物有所值呢,我们有必要花大价钱购买进口分子筛的制氧机呢。其实进口分子筛的寿命比国产分子筛要长很多的,进口分子筛的寿命一般能达到1.8万小时,而国产分子筛寿命只有1.2万小时,两者相差50%左右,以每天家用制氧机的使用时间3个小时计算,采用进口分子筛的制氧机,可以多用6000天,相当于十多年的时间。当然制氧机的寿命也取决于制氧机的其他部件,比如压缩机,电路板等等,而且如果空气中的灰尘较多,对分子筛的寿命影响也很大。另外美国英维康制氧机采用的进口分子筛,其寿命远远超过其他普通进口分子筛,其寿命可达到惊人的3万小时。当然英维康制氧机的售价也是比较高的,健康之宝特价期间,最便宜的一款IRC5LXO2AW也要售价5800元,毕竟是一分钱一分货的。 家用制氧机选购 说了这么多,相信大家对于家用制氧机的分子筛已经有一个比较全面的了解了。购买的时候你可以根据自己的需要选择购买进口分子筛还是国产分子筛。对于一般保健用途,由于每天使用的时间不够多,您可以选择购买国产分子筛的制氧机。对于患有呼吸道疾病的人家来说,最好购买进口分子筛的制氧机。因为您每天的使用时间很长,使用进口分子筛的家用制氧机可以为您服务更长的时间。https://www.doczj.com/doc/7115150242.html,

-----中国精细化工的现状和发展前景

-----中国精细化工的现状和发展前景

中国精细化工的现状和发展前景摘要:阐述了中国传统精细化工和新领域精细化工的现状,对今后的发展进行了预测。 关键词:精细化工;现状;发展;预测 Abstract:Expounding the present condition of the traditional and new field fine chemical industry as well as prospect of the development of the fine chemical industry from now on in China. Key words:fine chemical industry;present condintion;development; forecast 一、中国精细化工的定义 中国和日本把产量小、组成明确,可按规格说明书进行小批量生产和小包装销售的化学品,以及产量小,经过加工配制,具有专门功能,既按其规格说明书,又根据其使用效果进行小批量生产和小包装销售的化学品,统称为精细化学品。而欧美一些国家把前者称为精细化学品,把后者称为专用化学品。精细化学品起到“工业味精”、“工业催化剂”、和其他特殊功能的作用。 中国把生产精细化学品的工业称为精细化学工业,简称精细化工。精细化工生产过程与一般化工(通用化工)生产不同,它是由化学合成(或从天然物质中分离、提取)、精制加工和商品化等三个部分组成,大多以灵活性较大的多功能装置和间歇方式进行小批量生产,化学合成多数采用液相反应、流程长、精制复杂、需要精密的工程技术;从制剂到商品化需要一个复杂的加工过程,主要是迎合市场要求而进行复配,外加的复配物愈多,产品的性能也愈复杂。因此,精细化工技术密集程度高、保密性和商品性强、市场竞争激烈。必须要根据市场变化的需要及时更新产品,做到多品种生产,使产品质量稳定,还要符合各种法规,做好应用和技术服务,才能培育和争取市场、扩大销路,才能体现出投资省、利润率和附加价值率高的特点。 1987年,原化学工业部对中国的精细化品颁布了一个暂行规定,将中国的精细化学品分为农药、染料、涂料(包括油漆和油墨)、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品(包括感光材料和磁性记录材料)、食品和饲料添加剂、粘合剂、

分子筛催化剂,分子筛价格报价

分子筛催化剂,分子筛价格报价 郑州永坤环保科技有限公司 分子筛催化剂,分子筛价格报价,分子筛价格也是根据各种型号价格相差很多,9500元/吨到19000元/吨不等,分子筛是指具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛,可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等,但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔道和空腔体系,因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力,多孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料,在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要

的作用。 分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构,在晶格中存在着金属阳离子(如Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用。 分子筛工作原理:吸附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和

沸石分子筛

沸石分子筛的合成与应用 分子筛是一类具有均匀微孔,主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂或薄膜类物质,根据其有效孔径来筛分各种流体分子。沸石分子筛是指那些具有分子筛作用的天然及人工合成的硅铝酸盐[1]。沸石分子筛由于其特有的结构和性能,它的应用已遍及石油化工、环保生物工程、食品工业、医药化工等领域,随着国民经济各行业的发展,沸石分子筛的应用前景日益广阔。 一、沸石分子筛的结构 沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱或碱土金属的铝硅酸盐矿物,加热脱水后,沸石晶体孔道可以吸附比孔道小的物质分子,而排斥比孔道直径大的物质分子,使分子大小不同的混合物分开,起着筛分的作用。 沸石分子筛是硅铝四面体形成的三维硅铝酸盐金属结构的晶体,是一种孔径大小均一的强极性吸附剂。沸石或经不同金属阳离子交换或经其他方法改性后的沸石分子筛,具有很高的选择吸附分离能力。工业上最常用的合成分子筛仅为A型、X型、Y型、丝光沸石和ZSM系列沸石。沸石分子筛的化学组成通式为:[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)]O?Al2O3?nSiO2?mH2O[2],式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分别为为一价和二价金属离子,多半是纳和钙,n称为沸石的硅铝比,硅主要来自于硅酸钠和硅胶,铝则来自于铝酸钠和氢氧化铝等,它们与氢氧化钠水溶液反应制得的胶体物,经干燥后便成沸石。 沸石分子筛的最基本结构是硅氧四面体和铝氧四面体,四面体相互连接成多元环以及具有三维空间多面体,即构成了沸石的骨架结构,由于骨架结构中有中空的笼状,常称为笼,笼有多种多样,如α笼、β笼、γ笼等,这些笼相互连接就可构成A型、X型、Y型分子筛。 二、沸石分子筛的合成方法 随着沸石分子筛在化学工业等领域发挥着越来越重要的作用,出现了多种制备方法,如传统的水热合成法、非水体系合成法、蒸汽相体系合成法、气相转移法等。 1. 水热合成法 这种合成法是以水作为沸石分子筛晶化的介质,将其它反应原料按比例混合,放入反应釜中,在一定的温度下晶化而合成沸石分子筛[3]。水热合成使晶体成核速度和晶化速度提高。合成过程中加料顺序、搅拌速度及晶化时间都会对晶化产物的结构和形貌产生很大的影响。

沸石分子筛催化剂的发展现状

沸石分子筛催化剂的发展现状 姓名: 班级: 学号:

沸石分子筛催化剂的发展现状 摘要:从工业催化的角度思考和表述了沸石分子筛催化剂合成、催化及应用,综述了国内外相关的最新研究进展,探讨了分子筛催化剂未来的发展方向。旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索。 关键词:沸石分子筛催化剂、工业应用、未来发展 在我国的经济发展,工业是国民经济的重要组成部分,化学工业中80% 以上的过程涉及催化技术,尤其对于炼油与石化工业,催化剂更是不可或缺,其中分子筛催化剂未来的发展方向又深切关系着工业的发展。目前,分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用,如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。分子筛催化剂的合成方法主要有:①水热晶化法;②非水体系合成法;③干胶转换法;④无溶剂干粉体系合成法;⑤微波辐射合成法;⑥蒸汽相体系合成法;⑦多级孔道沸石分子筛的合成;⑧化学后处理法;⑨硬模板法;⑩软模板法[1]。 而沸石分子筛是其中重要一员。沸石分子筛的工业催化应用始于上世纪60 年代,Mobil 公司首先发现并采用八面沸石替代无定形硅铝催化剂, 应用于炼油中催化裂化(FCC) 过程, 大大提高了汽油产量以及原油利用率。目前,仅作为FCC催化剂一项,沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5%。沸石分子筛具有确定的孔体系,大的晶内比表面积和与硫酸或氯化铝相当的酸性,同时具有分子筛分或择形作用以及可改性或易掺杂等优点,它们对许多工业催化反应有高效促进作用。在各种酸性催化剂高性能中,反应了它的催化潜力。此外,还有其他类型的高效分子筛催化剂。 1、沸石分子筛结构 沸石分子筛是一族结晶性硅铝酸盐的总称。沸石最基本的结构是由(SiO4)四面体和(AlO4)四面体。相邻的四面体由氧桥连结成环,环有大有小,按成环的氧原子数划分,有四元氧环,五元氧环,六元氧环,八元氧环,十元氧环和十二元氧环;环是分子筛的通道孔口,对通过的分子筛起筛分作用。氧环通过氧桥相互

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