《催化剂工程》PPT课件.ppt

分子筛是固体酸、碱催化剂，以离子机理进行催化反应。 主要用于酸催化反应工业过程，其反应按正碳离子机理,四、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变,1、酸中心的形成与本征催化性能 氢型和脱阳离子型沸石分子筛酸中心的形成。 Na+ NH4+ H 型 阳离子型,-H2O,交换,NaY 例,（OH带IR） 3640-1 B酸 HY分子筛表面 1450-1 L酸 脱阳离子沸石表面,H型,脱阳离子型,活性： 酸活性最高峰，不是与Cat表面-OH最高含量相适应，是经过局部脱水达到。 特点： B、L 可相互转换,L,B,骨架外铝离子会强化酸位，形成L 酸,三配位的铝离子从骨架上 脱出,与OH基酸位相互经强化后,多价阳离子交换后酸中心形成 Ca2+ Mg2+ La3+ 交换 酸中心 分子中极化过程 Me2+ + H2O Me (H2O)2+ （水合离子） Me(OH)+ + H+ 干燥失水解离出 H+ B酸中心,化学式,B,催化剂需要一定水分子，水分子数目相当于阳离子 活性中心数目碱土金属阳离子交换催化性规律。 活性次序： BeY MgY CaY SrY BaY MgX CaX SrX BaX 即离子半径减小，活性升高 三价稀土离子交换Y 型活性大于二价碱土金属交换 Y型分子筛 注：Ag交换 X 型活性大于CaX型。解释进一步探讨,实验结论,沸石分子筛经交换产生B 酸中心。脱水L 酸 过渡金属还原也能形成酸中心 Ca+ + H2 Ca + 2H+ Ag+ + H2 Ag + H+ 机理： (2Agn)+ + H2 (Agn) + 2H+,合成不同硅铝比的沸石 硅铝比，活性，稳定性 通过交换阳离子类型、数量 调节酸强度和浓度， 改变 Cat 选择性,ZSM5 生产对二甲苯,2、沸石分子筛酸性调变,表：交换不同阳离子，对甲苯歧化、选择性和酸强度分布影响,高温焙烧，高温水热处理，碱中毒，杀死强酸 中心，改变选择性、稳定性 通过改变气氛（通入CO2或H2O）提高酸中心浓度,1、反应物择型催化 反应物分子直径小于孔径的分子进入晶孔反应,五、分子筛择型催化性质,例1：丁二醇 2 脱水 丁二醇2 5.8 10X 9 5A 5 10X 活性 5A 约100 1000倍,例2：汽油去直链，留支链？,停留， 脱氢，聚合， 结焦，Cat失活 不能逸出产物进一步裂解异构化 不能逸出的产物浓度不断增加，达到平衡，反应停止,2、产物择型催化 产物中分子临界直径小于孔口的可以从孔中扩散出来。,ZSM-5,5.7 6.3 6.3 5.25.8,产物、反应物不受催化剂窗口的孔径限制，需内孔和孔腔有适宜的空间，便于过渡,3、过渡状态限制择形催化剂,例：烷基苯选择性烷基转移。 主要产物 无择型催化 ： 产物 二烷基异构体混合物 用HM ：对称的三烷基苯产量几乎为零,（混合体）,注： HM 内易生焦碳 ZSM5阻止结焦 活性部位在内表面， 外表面仅占12%,（丝光沸石）,催化剂有大小不同的孔道，反应物通过一种孔道进入活性部位，产物从另一通道扩散出来,4、分子交通控制的择型催化,“之” 5.4 X 5.5 “直” 6.25.8 ZSM5 或全矽沸石（silicalite）,反应物,产物,用碱金属阳离子浸渍或交换后具有碱催化活性 例：甲苯、甲醇： 酸性催化剂上可进行苯环烷基化反应，生成二甲苯 碱金属交换的八面沸石Cat，苯环侧链烷基化，生成 苯乙烯和乙苯。 其机理： 酸中心吸附甲苯的苯环 碱中心吸附甲苯的甲基使其活化,六、沸石分子筛催化剂碱催化和酸、碱协同催化作用,磷酸土（活性氧化铝水合物） 磷酸铝胶 结晶磷酸铝 XRAl2O3 100.2P2O5 yH2O 400 600下焙烧 孔通道310,七、新型磷酸铝分子筛 AlPO4,模板剂,100300 2h 2week,模板剂,AlPO45： 六方晶型，模板剂 - 四丙基铵离子 孔径 6 10 AlPO411：六方晶体，模板剂 正丙胺 孔径 6 6.2 AlPO417： 六方晶型，与毛沸石结构完