分子篩吸附劑和催化劑在工業中被廣泛的采用,在1948年就有商業化的吸附劑合成鋁硅酸鹽A型分子篩和X型分子篩,以及FCC催化劑Z型分子篩。
含鋁分子篩在各方面天生就具有催化活性。同構取代鋁原子的分子篩框架中含有一個負極,它通過一個反離子中和。當這個反離子是一個質子時,就會產生一個B酸中心。此外,框架的氧原子可產生L酸活性。制備后,貴金屬離子可通過與陽離子離子交換引入。在框架中摻入Ti、V、Fe和Cr金屬可以使分子篩具有催化氧化-還原反應的活性。后一種催化劑的一個很好的例子是鈦硅分子篩,這是一種氧化-還原分子篩催化劑。
不只是催化活性使得分子篩得到了各方面特別的關注,同時分子篩活性中心的位置具有清楚的幾何界面。基于分子篩的幾何約束性,分子篩化學反應的選擇性可以通過三個機理來提高:反應物選擇性、產物選擇性和中間體選擇性。在考慮反應物的選擇性的情況下,進料中體積大的組分不能進人分子篩中,將不能進行反應。當很多反應產物在分子篩中生成后,僅有一些可以離開分子篩或者一些能更快地離開分子篩,這個過程稱作為產物選擇性。分子篩反應活性中心的幾何約束性阻止了產物的生成或中間體生成特定的產物,這就是中間體的選擇性。
分子篩催化劑擴散的重要性是因為反應物需要到達催化活性的中心,而產物需要離開這個活性點。按照通常在催化劑中的應用,填料床高度的大孔顆粒(d孔>2nm)包含更小的顆?;W拥?,這些粒子一般為中孔(2nm<d孔<50nm)或更小的孔(d孔<2nm)。對于優化催化作用,外部阻力來源于粒子附近的膜層,它可導致外部傳熱和傳質障礙。另外,顆粒狀粒子中的大孔和中小粒子或晶體中的中小孔將導致外部傳質限制。更進一步的是,外部的傳熱限制可能因為差的粒子熱的導出。
大部分傳遞的限制和相關的催化性能的難點在于催化粒子中的反應-擴散問題。控制差分方程的轉化產生一個無因次參數和梯爾模數,表示著粒子的動力學比值和擴散系數。湖南天怡新材料有限公司是專業生產NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產品的分子篩廠家,如有需求,歡迎咨詢。
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