ZSM-5分子筛有何“魔力”？它在炼化企业又有何应用？

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关键词 | ZSM-5  应用

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导 读

ZSM-5分子筛是由美国Mobile公司于1972年首先开发出的一种高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛。该沸石分子筛亲油疏水，热和水热稳定性高，大多数的孔径为0.55nm左右，属于中孔沸石。由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道，也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。由此，其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。不仅如此，ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用。

ZSM-5分子筛的结构特点

ZSM-5分子筛属于正交晶系，空间群Pnma，晶胞参数为a=2.017nm，b=1.996nm，c=1.343nm。ZSM-5的晶胞组成可表示为Na（n）Al（n）Si（96-n）O（192）·16H2O。式中n是晶胞中Al原子个数，可以由0~27变化，即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变，但硅铝原子总数为96个。ZSM-5分子筛的晶体结构由硅(铝)氧四面体所构成。硅(铝)氧四面体通过公用顶点氧桥形成五元硅(铝)环，8个这样的五元环组成ZSM-5分子筛的基本结构单元。ZSM-5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒形孔道(孔道尺寸为0.54nm×0.56nm)和截面近似为圆形的Z字型孔道(孔道尺寸为0.52nm×0.58nm)交叉所组成，如下所示。

两种通道交叉处的尺寸为0.9nm，这可能是ZSM-5催化活性及其强酸位集中处。

由于ZSM-5分子筛具有规整的孔道结构，大比表面积，高水热稳定性，良好的离子交换性能以及丰富可调的表面性质，而受到人们的广泛关注。

ZSM-5分子筛的应用

ZSM-5分子筛具有高水热稳定性、高比表面积、卓越的择形催化效果、很宽的硅铝比变化范围、独特的表面酸性和较低的结碳量。正是基于以上优点，使得ZSM-5分子筛被广泛用于炼油工业、精细化工及环境保护等各个领域。此外，不同硅铝比的ZSM-5产品应用领域也各不相同。

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ZSM-5分子筛在炼油工业的应用

ZSM-5分子筛在炼油工业中得到了广泛的应用，主要有：柴油加氢降凝、润滑油催化脱蜡、恢复汽油辛烷值、催化裂化汽油降烯烃、芳烃择形转化和甲醇择形转化等。以ZSM-5分子筛为基础的著名工艺有：Mobil中馏分油脱腊工艺(MDDW)，润滑油脱蜡工艺(MLDW)，M-重整工艺，MobilBadger合成乙苯工艺，由轻质烃类合成芳烃的Cyclar工艺(LPGBTX)，二甲苯异构化工艺(MVPI)，甲苯歧化工艺(MTDP)，甲醇制汽油工艺(MTG)等。

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ZSM-5分子筛在精细化工领域中的应用

ZSM-5分子筛在精细化工领域中同样得到了广泛的应用，主要有：由二甘醇合成l，4-二烷，由异丁烯、甲醇合成MTBE(甲基叔丁基醚)，合成3，5-二甲基吡啶等。

 

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ZSM-5分子筛在环保领域中的应用

ZSM-5分子筛在环境保护领域中也得到了广泛的应用，如：VOCs的脱除，噻吩的脱除，NOx转化为N2，甲醛的脱除，H2S的脱除等。