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多级孔ZSM-5分子筛酸中心类型对裂解反应性能的影响

2021-12-16于越洋崇明本程党国陈丰秋詹晓力

化学反应工程与工艺 2021年3期
关键词:催化剂

郝 靓,于越洋,崇明本,程党国,,陈丰秋,,詹晓力,

1.浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江省化工高效制造技术重点实验室,浙江 杭州 310027;

2.浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000

ZSM-5分子筛具有独特的孔道结构和丰富的酸性位点,在催化裂解领域得到了广泛的应用。但其微孔孔道尺寸较小,会导致部分大分子参与的反应受到扩散限制,因此,研究人员希望通过引入介孔或大孔结构来改善分子筛的传质性能[1-2],使目标产物能尽快地从分子筛孔道中扩散出去,避免深度反应的发生。基于上述构想,多级孔分子筛的开发应运而生。这种新型催化材料不仅具有介孔分子筛的良好传质性能,还拥有微孔分子筛较好的热稳定性和水热稳定性[3],为催化剂长期稳定运行提供了有力保证。可见,相较于传统的ZSM-5分子筛,多级孔ZSM-5分子筛具有更好的适应性和广阔的工业应用前景。

事实上,不仅仅是孔道结构,分子筛的酸性质也是影响催化活性和产物分布的重要因素。有研究者[4-6]认为,不同类型的酸性位(Brønsted酸性位和Lewis酸性位)在催化裂解过程中发挥不同的作用。由于Brønsted酸(B酸)中心能提供碳正离子形成所需的质子,故裂解反应主要发生在B酸中心上,而Lewis酸(L酸)中心是缺电子中心, 主要发生氢转移反应和生焦反应[7-9]。但也有研究者表示,轻烃在Y型沸石上的积炭反应与其超笼结构中的羟基有关,这暗示了B酸是积炭中心[10]。王斌[7]利用原位红外技术探究了1-丁烯在ZSM-5分子筛上裂解反应的积炭过程,结果表明B酸性位和L酸性位均是积炭反应的活性中心,L酸的积炭活性强于B酸。……

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