甲醇体系辅助合成的高硅铝摩尔比ZSM-5分子筛

陶金泉， 崔 岩， 张淑莹， 迟克彬， 周亚松

(1. 中国石油天然气股份有限公司 石油化工研究院，北京 102206； 2. 中国石油大学(北京) 化学工程与环境学院，北京 102206 )

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ZSM-5分子筛是一种MFI[1]拓扑结构分子筛，基本结构单元由8个五元环组成[2-3]，并组成b轴方向十元环直孔道和与之垂直相通的ac面正弦曲折十元环孔道结构，具有规整的圆环孔口结构和通畅的三维交叉孔道结构，属于正交晶系[4]；另外，利用ZSM-5分子筛独特的三维十元环直孔道[5]表现的择形催化性能[6]，是甲醇制烯烃、芳烃及催化裂解等反应首选的催化剂活性组分[7-11]。ZSM-5分子筛的硅铝摩尔比可在20至纯硅范围调控，以适用于不同的催化反应或吸附过程[12]，广泛应用于石油化工、精细化工和环保领域[13-16]。中低硅铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3)≤70)ZSM-5分子筛的裂化性能较好，目前可以通过晶种法[17]、有机模板剂法[18]合成。高硅铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3)>70)ZSM-5分子筛的异构化功能更为突出[19-20]，采用晶种法无法合成高结晶度高硅铝摩尔比的分子筛产品[21]，需要添加有机胺类模板剂[22]，同时存在原料成本高、污染严重、产品热稳定性差等问题。目前已有以甲醇、乙醇或其他二元醇等辅助合成ZSM-5分子筛的相关报道，相较有机模板剂成本低、生产过程环保，但存在产品结晶度较低、可合成的产品硅铝摩尔比较窄且低、晶粒尺寸较大等问题，有关醇类辅助合成分子筛晶体的作用机理存在争议[23-24]。

甲醇作为一种基础化工原料，具有易获取、易操作等优点，相较有机胺类模板剂价格十分低廉，辅助合成ZSM-5分子筛产生的污染物较少，可通过对甲醇进行回收利用以降低成本。另……