Catalizador HZSM-5 para o catalizador do isomerization ZSM-5 do hydroforming

Resistência ácida

O zeolite ZSM-5 tem a boa resistência ácida, ele é resistente aos vários ácidos exceto o ácido fluorídrico.

Relação de toupeira: 15-1000
Formulário nominal do Cation: Amônio/hidrogênio

Peso%do Na₂O: 0,05
Área de superfície, m²/g: 450

ZSM-5

A peneira ZSM-5 molecular vangloria-se das propriedades originais e excepcionais, que são empregadas extensamente em processos e em aplicações importantes através de uma escala larga das indústrias. De uso geral em converter o metanol à refinação da gasolina e do diesel assim como de óleo, ZSM-5 provou superior aos catalizadores ácidos contínuos amorfos nas reações tais como o isomerization do xileno, disproportionation do tolueno e o alkylation etc. do tolueno em cima da troca iônica ou da alteração, zeolites H-ZSM-5 pode ser derivado para possuir igualmente a para-seletividade aumentada. Em resumo, a versatilidade alta deste zeolite faz-lhe um material verdadeiramente indispensável através de muitas indústrias.

Introdução

A peneira ZSM-5 molecular é um zeolite altamente silicoso do aluminosilicate com um sistema cruzando-se e tridimensional do canal. Sua fórmula química, NanAlnSi96-nO192 · 16H2O, mostra a composição de pilha da unidade do zeolite. Nesta fórmula a variável, n, pode variar de 0 a 27. Isto significa que a relação da quantidade de moléculas do silicone e das moléculas de alumínio pode ser mudada dentro de uma escala consideravelmente grande com o número total das moléculas do silicone e as de alumínio em 96,1, 2

ZSM-5 é um catalizador seletivo da forma com uma estrutura original, e é um dos materiais microporous os mais importantes caracterizados por uma estrutura de poro membrada do anel 10 (10-MR). Kokotailo relatou e outros que a estrutura de ZSM-5 em 19783 e da descrição estrutural de ZSM-5 está mostrada na tabela em figura 1.

A estrutura ZSM-5 contém uma configuração nova do tetrahedra ligado, que são as unidades de construção preliminares de sistemas tridimensionais do canal dentro das estruturas do zeolite. A unidade de construção secundária que forma dos estes o tetrahedra para indicar um arranjo 5-1, uma característica principal dos Zeolites de Pentasil, por que 5 anéis membrados do oxigênio são formados. Quatorze ligas do tetrahedra para formar uma secundário-unidade (referida como a unidade de Pentasil) com oito caras, todo o pentagonal na forma. As secundário-unidades pentagonais exibem a simetria de 41 m2 (D2d) e o enlace linear destes resultados das unidades na formação de correntes estendidas ao longo da z-linha central. A estrutura da estrutura paraleliza às orientações <010> e <100> é mostrada em figura 2,4

Figura 1. descrição estrutural do Zeolite ZSM-5

A estrutura ZSM-5 contém dois grupos dos canais 10-MR, correndo a perpendicular a um outra, através da estrutura. Um grupo de canais é reto com um Å levemente elíptico do seção transversal (5,2 x 5,7) e os outros canais corridos na formação do ziguezague (sinusoidaa) com um Å circular do seção transversal (5,3 x 5,6) .5

Figura 2. estrutura da estrutura

A difração de raio X (XRD) é uma poderosa e prontamente - técnica disponível para determinar os arranjos atômicos dentro de um zeolite. Como todo o outro material cristalino, o zeolite ZSM-5 exibe testes padrões de difração originais. Tais análises de XRD são úteis para a identificação estrutural. A análise de XRD para ZSM-5 mostra cinco picos característicos, segundo as indicações de figura 3, indicando claramente a estrutura de MFI.

Figura 3. análise de XRD do Zeolite ZSM-5

Imagens de SEM da mudança ZSM-5 de acordo com o método e os precursores da síntese. Diversos morfologias e formulários diferentes de ZSM-5 estão disponíveis para a compra na loja em linha material de ACS.

Síntese

Do momento a peneira ZSM-5 molecular foi sintetizada com sucesso e seu desempenho excelente nas aplicações foi descoberto, pesquisadores trabalhou tirelessly em desenvolver vários métodos para produzir ZSM-5.6-8 atualmente, os métodos os mais populares da síntese de ZSM-5 pode aproximadamente ser dividido nas seguintes três categorias: síntese em sistemas da amina orgânica e da amina inorgánica; síntese em sistemas da carga; e a síntese nos sistemas hidro-térmicos systems.9-12 não-hidro-térmico embora os métodos acima mencionados envolvam moldes diferentes, nas matérias primas (incluindo fontes diferentes do silicone e as fontes de alumínio) e em princípios permanece a mesma. A estrutura das matérias primas é rearranjada para formar estruturas que originais do canal do poro nós sabemos como sieves.13-14 molecular

As relações TPA+ e SiO2/Al2O3 são dois fatoras importantes que influenciam a síntese da peneira ZSM-5 molecular. A alcalinidade da mistura do gel é um parâmetro adicional que jogue um papel dominante. O índice alto do silicone desta estrutura faz o material particularmente sensível a solubilizing em meios altamente alcalinos. Em concentrações altas do hidróxido, os fenômenos do crescimento de cristal e da dissolução competem, tendo por resultado a formação de cristais menores.

Os estudos indicaram que a natureza prontamente cristalizável do zeolite ZSM-5 dos sistemas do gel pode ser formada usando agentes templating orgânicos diferentes. Van der Gaag mostra que, 6 hexanediol, 1,6 hexanediamine, 1 propanol, 1 propylamine, e o pentaerythritol todos incentivam a formação desta estrutura. O cation de TPA+ é um aditivo preferido à mistura da síntese neste caso, porque incentiva fortemente a formação da estrutura ZSM-5 sobre a escala a mais larga das relações SiO2/Al2O3. As quedas deste método, contudo, incluem o custo alto dos aditivos, da corrosibilidade e da necessidade para a remoção dos aditivos antes de empregar o zeolite para sua atividade catalítica. As tentativas foram feitas de sintetizar o zeolite ZSM-5 de um meio molde-livre do gel e alguns resultados foram relatados para render o material ZSM-5 altamente cristalino. As tentativas contínuas estão sendo feitas de produzir eficientemente os bons zeolites ZSM-5 cristalinos a baixos custos.

Aplicações

Theproperties de um zeolite ZSM-5 particular depende de seu arranjo cristalino da estrutura, da uniformidade de seu tamanho do canal e da acidez. Os zeolites ZSM-5 fizeram sob medida uniformemente os poros que vem a uma vantagem quando as moléculas maiores do que o tamanho do canal não podem formar dentro do zeolite com exceções, às vezes, nas interseções. As dimensões do poro do zeolite ZSM-5 são igualmente excepcionalmente apropriadas para a formação dos olefins C7 e C8, e sua ciclização aos compostos aromáticos correspondentes. Esta propriedade original de ZSM-5 restringe a formação de di e de tri compostos aromáticos cíclicos, que são precursores do casco.

A propriedade particular que faz os zeolites ZSM-5 especialmente úteis para aplicações comerciais é seletividade da forma. O termo da “seletividade forma” foi inventado em 1960 por Weisz e Frilette para descrever as propriedades catalíticas originais do poro pequeno sieves.15 molecular não era até mais tarde que a disponibilidade de zeolites médios sintéticos do poro 6Å expandiu o reino da seletividade da forma. Finalmente, era a uniformidade e a abertura de tamanho médio do poro do ZSM-5, junto com a probabilidade de formar as moléculas do produto, que fizeram zeolites da família do pentasil apropriados para a catálise seletiva da forma. O zeolite ZSM-5 difere extremamente da maioria outras de peneiras moleculars naquele que sua seletividade da forma tem um range.16 dinâmico muito largo

Geralmente, a seletividade da forma pode ser classificada nas seguintes categorias: (1) seletividade do reagente, (2) seletividade restrita do estado de transição e (3) seletividade do produto.

(1) seletividade do reagente

A seletividade do reagente é quando somente algum tipo de molécula do reagente, menor em tamanho comparado ao outro, for difundido e passa através dos poros do catalizador. O processo da desparafinagem do produto de destilação de Mobil, por exemplo, é um processo seletivo da forma do reagente em que somente a corrente reta ou ramificado levemente parafina atual em um produto de destilação pode entrar nos poros ZSM-5, aonde obtêm rachados a uns produtos mais claros. Isto rende a menos o produto “que ceroso” com um mais baixo derrama o ponto.

(2) seletividade restrita do estado de transição

Isto ocorre quando as moléculas do reagente e as moléculas do produto são pequenas bastante difundir através do canal, mas os intermediários da reação são maiores do que um ou outro reagentes ou produtos e são forçados especialmente. Monomolecular um pouco do que estados de transição bimoleculares são favorecidos nestas circunstâncias. O exemplo o mais importante de seletividade restrita do estado de transição é a ausência de cozimento adiantado ZSM-5 no tipo peneiras moleculars. Este tipo de seletividade da forma joga um maior protagonismo no rachamento seletivo de parafina na família ZSM-5 dos zeolites. Por exemplo, a tensão steric do complexo maior dos estados de transição exigido para rachar o pentano 3 metílico em ZSM-5 é a causa proposta de sua mais baixa atividade do que aquela do n-hexano. O metanol à conversão da gasolina (MTG) é um outro exemplo importante da seletividade da forma do estado de transição, onde o espaço disponível nas cavidades do ZSM-5 determina o complexo bimolecular o maior da reação que pode ser formado.

seletividade do produto (de 3)

Isto ocorre quando alguns dos produtos formados dentro dos poros são demasiado volumosos difundir para fora e aparecer como produtos observados. São convertidos às moléculas menos volumosas (por exemplo pela equilibração) ou desativam eventualmente o catalizador obstruindo os poros. O Disproportionation do m-xileno é o melhor exemplo deste. Entre os produtos alkylated, 1, 3, benzeno 5 trimethy será formado preferencialmente ao benzeno trimethy da molécula 1,3,5 volumosos dos produtos. Similarmente, no isomerization do xileno, o p-isômero é formado preferencialmente comparado ao o-isômero.

Uma das características seletivas da forma original de H-ZSM-5 é sua para-seletividade em reações electrophillic da substituição tais como o alkylation e o disproportionation de compostos aromáticos alkyl. Ajustando a atividade ácida do local do zeolite e controlando os parâmetros da difusão, a para-seletividade alta pode ser conseguida.

Conclusão

As características acima mencionadas do zeolite ZSM-5 fazem-lhe um catalizador altamente apropriado para incredibly uma grande variedade de processos industriais que incluem o rachamento seletivo da forma tal como a M-formação, a desparafinagem do produto de destilação, e os processos da desparafinagem do lubrificante. Processos da aromatização como o M-2 que formam, cyclar, aroforming, e o metanol da gasolina (MTG) da conversão ao benefício igualmente altamente do zeolite ZSM-5 assim como para dar forma a processos de conversão seletivos como o isomerization do xileno, o disproportionation do tolueno, a síntese do etilbenzeno, e a síntese do tolueno do etilo de para. Vai sem dizer que o o zeolite ZSM-5 é um material altamente valioso em muitas indústrias em toda a linha.