复合分子筛在石油化工领域的研究进展

李执军

摘要：分子筛是石化行业中十分重要的助剂、催化和吸附材料，是石化行业需要重点研究的项目。本文首先对分子筛的定义和结构特点进行介绍，接着分析了复合分子筛在石油化工领域的应用，最后分析了复合分子筛在石油化工领域的研究进展。希望通过本文的研究，为分子筛相关的研究者和学习者提供一些参考。

关键词：复合分子筛;石油化工：应用;研究进展

1分子筛的定义

分子筛材料对极性分子、饱和分子有优先选择性吸附的能力。从而把极性程度、饱和度、分子直径不同及热稳定性不同的分子筛出来，具有分离吸附分子的“筛分”作用，所以称之为分子筛。常见的分子筛为笼型立方品格的硅铝酸盐化合物，如硅铝酸盐或硅酸盐等。

2分子篩的结构特点

现在种类的分子筛产品主要由以下几种结构特点：首先，以硅铝原子为中心的正四面体组成的基本结构单元。其次，由许多正四面体通过氧桥连接，形成环型结构。常见的环有四元环、五元环、六元环、八元环和十二元环等。其组成的分子筛的有效孔径从Inm～8nm不等。再次，由环型结构通过氧桥再相联，就形成了三维立体的多面体，即笼形结构。目前常用的笼结构分子筛有六方柱笼、笼（6个四元环组成，有8个顶角组成）、B笼（8个六元环和6个四元环组成的十四面体，有24个顶角）可构成A型、X型、Y型分子筛、a笼（6个八元环、8个六元环和12个四元环组成的二十六面体，有48个项角）就A型分子筛的主孔穴。八面沸石笼（4个十二元环、4个六元环和18个四元环组成的二十六面体，有48个项角）是X型和Y型分子筛的主孔穴。最后，由不同结构的笼再通过氧桥连结成不同结构的分子筛。

3复合分子筛在石油化工行业中的应用

分子筛问世以来的半个多世纪里，其相关技术发展主要应用于满足三大传统领域的需要。首先在传统石油、化工的催化过程，在日用品行业和煤矿及放射性行业废气、废液处理需要的离子交换过程等等。分子筛在石油化工领域的应用不断扩大，促进了我国经济的快速发展。在石化行业中主要应用于石油裂解、乙烯、丙稀干燥、天然气干燥和二氧化碳脱附、加氢裂解提纯等。分子筛产品在石油化工领域的应用逐步拓展，市场规模逐步扩大，每年的市场需求量可达8000吨左右。主要的催化、吸附产品为3A、4A、5A和13X分子筛。

3.1吸附剂

按功能来分，具有吸附能力的分子筛材料主要用于化工行业和环境净化分离行业，以及干燥剂等相关领域。由于分子筛材料的物理吸附能对物质进行吸附，内部孔腔有很强的极性和库伦场，可以对极性分子和不饱合分子进行吸附。吸附材料，用于工业与环境的分离与净化、干燥领域。分子筛作为吸附剂可在废水处理中脱除重金属离子，处理有机废水、改性后的分子筛可对水中的化合物进行去除，并且效果良好。在气体分离领域，分子筛吸附剂可用于变压吸附制氮、二氧化碳、氧气等。分子筛吸附剂也是很好的油品清洁剂。

3.2催化剂

为使分子筛内部能够有效的容纳分子，沸石分子筛的孔径应比反应物分子大，但也不能超过一定范围。使催化过程中经过路易斯酸催化反应发生，其中必须使用有效生成分子才能形成完整的催化过程。

3.3离子交换剂

目前工业上已经成为规模的分子筛材料有LTA型、FAU型、MOR型、LTL型等几十种产品。介于石油化工应用中需要的条件更为严格的情况，新型分子筛材料已经具备较大的孔径，并使得其水热稳定性和热稳定性设法得到满足。2mn以上的孔道和空腔也是能够实现的。分子筛材料在其它行业，如冶金工程、化工材料、电子材料、石油化工、天然气等工业领域中已被广泛使用。分子筛成型技术所制备的分子筛成品由于具有强度高的特点，具有较强的市场竞争能力，如果市场开拓能力跟上，应该能产生较好的经济效益。目前，新型分子筛材料已经应用于许多其它行业中，作为新型材料在环保领域表现出重要战略地位。分子筛材料已经成为促进相关行业经济发展的关键技术，其特性使它成为环境保护工程领域重要材料。

4复合分子筛的研究进展

复合分子筛主要集中在介/微孔复合分子筛和微/微孔复合分子筛的研究上面。目前，已经合成出来的分子筛的种类很多如：ZSM-5/MCM-41复合分子筛、MOR/MCM-41复合分子筛、Y/MCM-41复合分子筛、HZSM-5/SAP0-34复合分子筛等。常见的微/微孔复合分子筛的种类有：ZSM-5/丝光沸石混晶分子筛、ZSM-5/Y复合分子筛，以及大连物化研究所研制开发的ZSM-5/ZSM-11共晶分子筛，美国Mobil公司合成的SAP0-18/SAP0-34共晶分子筛。复合分子筛的出现弥补了沸石分子筛孔径太小不能对大直径分子进行筛分的不足。

2006年，Zhang等利用水热合成法合成了SAPO-ll/H-Beta复合分子筛，将其应用在2丁烯裂解制C2-C3烯烃中。他们认为H-Beta骨架是建立在硅源的基础上，而后作为SAPO-11结晶平台。Zheng等利用二步水热结晶工艺.合成Beta/Mordenite复合分子筛，并将其应用到甲醇脱水反应中。实验表明，Beta/Mordenite复合分子筛同时具有微孔和介孔结构，并且拥有独立的酸性。

2011年，Duan等人利用水热合成法成功制备出HZSM-5/SAP0-34复合分子筛并将其应用到甲醇制丙烯反应中，这种复合分子筛在甲醇转化过程中得到了较高的丙烯收率。2015年，胡云峰等合成出SAP0-18/SAP0-34共晶分子筛，并将其应用到卜丁烯催化裂解反应中获得了较高的丙烯选择性。复合分子筛在分子筛的开发与应用研究历程中占有重要的地位，复合分子筛的出现不仅弥补了分子筛单一孔道的弊端，而且能够通过合成出不同孔径尺寸及不同孔道结构的分子筛来帮助反应过程中反应物与生成物的扩散，减小扩散阻力。

参考文献

[1]瞿俊.流化床与膨胀床复合分子筛有机废气净化设备的开发[J].山东化工，2019，48 （12）：190-191.

[2]张晓晓，徐文鹏，王亚培，徐军，复合分子筛在石油化工领域的研究进展[J].中国陶瓷，2019，55 （01）：5-9.