多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用.docx
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多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用
本科毕业论文
题目:
多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应
用
学院:
化学与化工学院
班级:
09级化学六班
姓名:
郭慧
指导教师:
刘建红职称:
副教授
完成日期:
2013年05月20日
多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用
摘要:
近年来,随着经济的快速发展,各国对能源的需求也日益增大,柴油由于其耗油量比汽油少等特点被作为各种车辆的主要燃料。
但柴油教汽油含更多的杂质,燃烧时也更容易产生烟尘,造成空气污染。
并且由于近来为提高柴油的十六烷值而加入的十六烷值改进剂中普遍含有S、N等造成空气污染的主要元素,柴油的柴油的清洁化生产显得更为迫切。
多孔分子筛材料的出现有有效的解决了这些问题,并且随着科学家的研究,多孔分子筛特别是微孔-介孔复合分子筛在石油化工领域显示出了优越的催化性能及良好地应用前景。
关键词:
复合分子筛;柴油;加氢脱硫;加氢脱芳烃;应用
目录
1.前言1
2.多孔分子筛材料的发展1
2.1微、大孔分子筛简介2
2.2介孔分子筛简介2
2.3复合分子筛简介4
3.复合分子筛在柴油催化裂化方面的应用6
3.1复合分子筛在加氢脱硫中的应用研究7
3.2复合分子筛在加氢脱芳烃中的应用研究9
4.结束语9
参考文献11
致谢14
1.前言
近年来,随着经济的快速发展,各国对能源的需求也日益增大,常规原油资源的日益枯竭与用量的逐步增大使得世界原油供应呈现出重质劣化的发展趋势。
虽然各种新能源不断被开发利用,但石油仍是用量最大、最主要的能源。
由于石油资源的不可再生性,科学家一直致力于其高效清洁使用的研究。
中国作为能源大国,其石油能源用量随着私家车数量的快速增大也逐渐呈现出供不应求的态势。
柴油作为机动车辆的主要燃料,其效率教汽油要高,但是比起汽油来,柴油含更多的杂质,它燃烧时也更容易产生烟尘,造成空气污染。
随着环境保护要求的日益提高,对车用清洁柴油提出了越来越严格的要求:
降低硫含量、芳烃含量及提高十六烷值。
在2004年世界燃料会,美国、欧洲和日本3家汽车制造商协合发表了《世界燃油规范》,将车用柴油标准分为4类,对硫含量、芳烃(包括多环芳烃)含量以及十六烷值等都提出了严格的要求,Ⅲ类标准中要求柴油硫含量降到小于30μg/g或小于50μg/g,并规定多环芳烃质量分数小于2%。
目前,世界各国普遍采用催化裂化二次加工工艺以提高轻质油的产量来炼制原油。
重油催化裂化技术的开发推广,使得二次加工的柴油馏分质量下降,表现为十六烷值低,安定性变差[20]。
中国车用柴油30%来自催化裂化,由于其芳烃含量高,十六烷值低,特别是重油催化裂化柴油的十六烷值更低。
随着我国加入WTO,石油市场逐步开放,这就要求我国柴油质量也与国际接轨。
为了改善抗爆性、安定性和低温流动性,必须进行加氢精制降低芳烃含量,才能达到车用柴油的使用要求。
因此,在能源与环境危机日益加重的今天,催化裂化柴油的深度脱硫、脱芳烃以及催化加氢成为了柴油清洁化生产的关键,寻找到一种高效可行且环境友好的催化剂成为了一个迫在眉睫的问题,各种多孔分子筛也随着人类的需求应用而生,并且快速发展成为工业生产方面必不可少的催化剂类型以适应环保和节能这当今可持续发展的两大主题[22]。
2.多孔分子筛材料的发展
1959年,著名的物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼(FeynmanRP)曾设想,如果人类能够在原子或分子的尺寸上加工材料,那么将会有许多激动人心的新发展。
基于理查德·费曼的设想,18世纪中叶人们对沸石做了大量的研究。
1997年,Russelletal为描述沸石分子大小的孔道结构及其对分子的筛效应提出了“分子筛”的概念,理查德·费曼的设想得以实现[2]。
分子筛是具有网状结构的天然或人工合成的具有特殊的多孔结构的化学物质[6]。
它具有规则而均匀的孔道结构,其中包括孔道的大小、形状、维数、走向及孔壁的组成和性质。
由于其展现出良好的发展前景而被广泛应用于催化、吸附、分离和离子交换等领域。
按照国际纯粹应用化学联合会(IUPAC)的建议,分子筛材料根据孔径的大小分为3类:
孔径尺寸小于2nm的为微孔(microporous)分子筛,介于2~50nm之间的为介孔(mesoporous)分子筛,大于50nm的为大孔(macroporous)分子筛[1]。
2.1微、大孔分子筛简介
微孔分子筛材料由于其具有较高的水热稳定性和强酸性以及较大的比表面积等优点,已作为现代石油和化工催化剂广泛使用。
但是在在石油化工和催化工业迅猛发展的今天,因其孔径均小于2nm,一方面大分子反应物不容易进入其孔道内导致多数反应只能在其外表面进行,另一方面孔道内形成的大分子不能快速溢出经常导致副反应发生[11],这不仅影响了其有效活性,而且降低了其选择性[4]。
大孔分子筛具有三维规则结构、孔径较大、分布均匀、期性排列较强和催化活性较高等特点,但是由于其孔径过大,不具有筛选小分子的能力,不具有较大的应用价值。
为解决微孔材料和大孔材料在大分子催化、吸附、分离以及重油裂化等方面的不足,科学家努力寻求一种与之相适应的具有较大规则孔径结构的、允许大分子通过且对小分子也具有筛选功能的有序的多孔材料。
2.2介孔分子筛简介
有序介孔材料的合成早在1971年就己开始。
直到1992年,Mobil石公司的科学家Kresge和Beck等首次使用烷基季铵盐阳离子表面活性剂作模板剂水热晶化合成了结晶硅酸盐硅铝酸盐等结构新颖有序的硅氧基介孔分子筛材料M41S系列,揭开了有序大孔径材料的研究序幕并被认为是介孔材料合成的真正开始[44]。
该系列材料包括六方状的MCM-41、立方状的MCM-48和层状的MCM-50等,其孔道呈规则的介孔(2~50nm)孔道排列,且孔径在1.5~10nm范围内可连续调节,具有巨大的比表面积(>1000cm2/g)和良好的热及水热稳定性。
其中,MCM-41在合成的过程中条件易于控制,是目前研究较多的介孔材料之一。
MCM-48的三维孔道利于反应物的传输,在大分子吸附、分离和催化等方面的应用优于MCM-41。
与MCM-41相比,MCM-48和MCM-50的研究文献不是很多,主要原因在于它们的合成比较困难。
HMS是由美国密歇根州立大学的Pinnavaia教授最先合成的。
Pinnavaia教授采用中性模板剂为结构导向剂,通过中性模板剂之间的氢键作用和非离子型自组装过程合成HMS,在合成的过程中,反应条件较为温和,反应易于控制,模板剂可回收利用。
研究结果表明,通过中性模板剂合成的介孔材料,在孔道结构上呈蠕虫状,有序度较低。
但优点在于其具有很窄的孔径分布和较厚的孔壁,热稳定性和水热稳定性都有所提高。
与微孔材料相比,介孔材料以其较大的孔径和比表面积客服了微孔材料孔径小的缺点,使得微孔材料中难以完成的大分子催化、吸附、主客体分离及重油裂化等过程成为可能,并以其纳米级孔道作为纳米粒子的“微型反应器”,充分发挥了其结构优势,成为国内外化学、材料、物理、生物及信息等众多领域的研究热点,成为分子筛科学发展的一个重要里程碑,显示出其美好的应用前景[2]。
但是在后续研究中,科学家发现该类介孔分子筛还存在许多缺陷,如介孔分子筛的无定型孔壁造成了其水热稳定性不够理想、酸位较弱、催化活性不够等缺点,且其模板剂用量大且价格较为昂贵,工业应用潜力不大。
鉴于介孔分子筛在应用中存在的问题,科学家对介孔材料进行了一系列的改性,并考察其应用。
1998年美国加州大学圣巴巴拉分校的Stucy教授和我国复旦大学的赵东元教授等人首次采用二嵌段或者三嵌段聚合物作为模板剂合成了SBA-n系列介孔材料。
在孔径分布,孔径大小和孔壁厚度方面,SBA-n系列介孔材料均比前两类介孔材料有很大程度地提高。
该系列材料的成功合成克服了其它介孔材料水热稳定性差、模板剂昂贵等缺点,为介孔分子筛的改性和应用提供了更为广泛的空间,成为当时国际材料界研究的热点[43]。
其中具有六方结构(P6mm)的SBA-15和具有三维结构(Im3m)的SBA-16是该系列的代表。
但较SBA-16较为苛刻的合成条件,SBA-15更引人注目。
SBA-15是在酸性条件下,利用双亲性非离子三嵌段表面活性剂(聚乙烯醚-聚丙烯醚-聚乙烯醚三嵌段共聚物,PEO-PPO-PEO,P123)为模板剂合成的,其结构为有序的六方相结构。
SBA-15介孔分子筛具有比表面积大、孔径分布均一、水热稳定性高等特点,是一种优良的催化剂载体。
但其孔径较大,因此其N2吸附-脱附等温线含有H1型迟滞环。
SBA-15的热稳定性高于900℃,并且在除去模板剂之后仍然具有较高的热稳定性。
与MCM-41只含有介孔相比,SBA-15含有一定量的微孔,这些微孔是由于亲水的环氧乙烷链插入SiO2中所致。
韩国的Ryoo教授等利用SBA-15作为模板剂合成出了稳定的三维多孔碳材料,进一步证实了SBA-15介孔分子筛孔壁中微孔的存在。
并且SBA-15的介孔是可以随着合成条件或合成后处理而调节的。
低温(60℃)合成的产物孔壁不与主介孔孔道相连通;中等温度(100℃)合成的产物其主介孔孔道的孔径变大,孔壁变薄;高温(130℃)的合成产物主孔道被扩张至9nm,但其孔壁厚度只剩下2nm左右。
发生这些变化的主要原因是表面活性剂中亲水基团PEO的性质随温度的变化而变化。
但是SBA-15表面呈惰性且无活性中心,使其在催化方面的应用受到了一定的限制。
人们通过不同的方法将酸、碱、氧化还原中心和活性物种引入到SBA-15中,试图通过这些来拓展其应用范围。
相较M41S和HMS系列,SBA-15和SBA-16介孔分子筛具有更加优良的结构性能:
规整的孔道结构;较窄的孔径分布;孔径可以连续在4~30nm之间调控。
由于结构更规整,因此SBA-15与SBA-16具有更好的水热稳定性,同时表面存在大量的硅羟基,其内表面和孔道内易于修饰和掺杂其它原子。
作为一种新兴的材料,SBA-15与SBA-16在化学工业、环境能源、生物技术、吸附分离、催化及光、电、磁等众多领域有很大的应用前景。
尤其在多相催化领域,SBA-15与SBA-16作为催化剂或催化剂载体,不仅在原油加工过程中显示出巨大的应用潜力,而且在精细化学品制备和大分子化学品处理等合成工艺方面提供了更为经济和环境友好的技术途径。
2.3复合分子筛简介
但是介孔分子筛在实际中的应用也不尽人意。
由于介孔分子筛孔径分布均匀单一、孔壁较薄、高温下容易坍塌等原因,其工业应用受到了限制。
为了克服微孔分子筛和介孔分子筛的局限性,使二者优势互补,研究者开发了一系列具有双重孔结构和双重酸性的复合分子筛。
复合分子筛是在介孔分子筛的基础上发展起来的一种新型的多孔材料。
复合分子筛由两种或两种以上的分子筛通过一定的方法复合在一起,因而具有多重结构和叠加功能,避免了单一孔径结构的缺陷。
复合分子筛具有较好的协同作用,表现出两种分子筛的机械混合物所不具有的良好催化性能.复合分子筛材料的出现优化了多孔催化剂在孔结构和活性位方面的合理配置,在大分子的吸附和催化方面有广阔的应用前景,在理论研究和工业应用方面都有重大的意义[41]。
复合分子筛有许多类型,如微孔-微孔复合分子筛、微孔-介孔复合分子筛、微孔-大孔复合分子筛、介孔-大孔复合分子筛和微孔-介孔-大孔复合分子筛,这些分子筛材料的孔道之间表现出良好地协同作用,在许多工业催化中有重要应用前景。
微孔-微孔复合分子筛具有分布合理的酸性、良好地水热稳定性和良好地择型催化性能,在轻质油转化方面有较大的应用前景[6]。
但由于微孔分子筛的应用有限,大孔分子筛的发展较晚,其应用和合成还处于探索阶段,所以目前研究及应用较多的是微孔-介孔复合分子筛[3]。
微孔-介孔复合分子筛的合成始于1996年Kloetstra等报道的MCM-41/FAU复合材料的制备[14]。
这种新型的分子筛既有一定比例的介孔存在,又有一定比例的微孔存在,同时具有介孔材料的孔道优势和微孔材料的强酸性及高的水热稳定性,克服了介孔分子筛或者微孔分子筛在工业上单独使用的缺点,在石油化工、吸附分离、大分子择形催化和精细化学品的合成等领域上有广泛的应用前景[19]。
随后众多研究者投入到这一研究领域中,开创了许多新的微孔-介孔分子筛复合方法,拓展了其应用范围。
微孔-介孔复合分子筛具有微孔和介孔双模型孔径分布,结合了介孔分子筛的孔道优势与微孔分子筛的强酸性和的高水热稳定性,使两种材料优势互补、协同作用。
并且复合分子筛的孔径和酸性均可调变,即通过选择不同的孔道结构和酸性质的两种材料进行优化复合,制备出不同的孔道配置和酸性分布的复合材料,使之具有多个催化中心、比表面积大、热稳定性高等优点,大大提高了材料的传输性能,改善材料的催化性能,在石油化工等领域发挥重要作用[8]。
由于复合分子筛正处在发展阶段,其研究中还存在许多问题,如分子筛复合的机理及其表征方法。
复合分子筛的表征方法虽然有很多,但是任何单独的一种方法都不能证明复合分子筛的形成。
并且将几种方法联合起来共同证明复合分子筛的形成也只是推测性的,复合分子筛的结构仍然不能很好的分析。
3.复合分子筛在柴油催化裂化方面的应用
目前,世界各国普遍采用催化裂化二次加工工艺以提高轻质油的产量来炼制原油。
重油催化裂化技术的开发推广,使得二次加工的柴油馏分质量下降,表现为十六烷值低,安定性变差。
目前我国成品柴油质量较差,车用柴油中有30%是高硫和高芳烃含量、低十六烷值的催化裂化柴油,距离世界先进水平仍相去甚远。
为提高柴油十六烷值,目前最主要的方法是添加十六烷值改进剂。
与其他方法相比,添加十六烷值改进剂具有投资少、成本低、工艺简单等优点。
但是随着世界各国对环境保护的日益重视,对柴油的质量要求越来越严格,如限制柴油中的硫、芳烃含量等,而十六烷值改进剂中却普遍含有S、N等元素,已经不能满足人们柴油质量的要求[21]。
于是催化加氢技术由于能够减少柴油中硫和芳烃的含量而逐渐走入科学家的视野并得到快速发展[20]。
因此,催化裂化柴油的深度脱硫、脱芳烃及催化加氢成为柴油清洁化生产的关键。
降低柴油中硫和芳烃含量的清洁柴油生产主要采用加氢技术,而分子筛类催化剂则是加氢技术的核心[25]。
最先将分子筛应用于工业催化领域的是美国联合碳化物公司。
它与1959年用Y型沸石进行异构化反应,随后美国的Mobil公司将X型沸石应用于催化裂化领域。
到目前为止,多孔催化材料在各种催化反应中几乎都有应用[6]。
目前,工业上普遍应用的加氢精制催化剂多采用以γ-Al2O3或HY型沸石为载体的Ni-W(Co-Mo)作为加氢活性组分。
γ-Al2O3具有结构和机械性能好、价格较低等优点,但其比表面积较小,不利于活性组分的分散,制备的催化剂芳烃加氢活性较低,不能满足清洁柴油对十六烷值和密度的要求。
因此,开发芳烃加氢及开环活性高的新载体具有重要的意义。
介孔分子筛具有比表面积大、孔道规整和孔径可调等特点,对柴油深度加氢脱硫中难以脱除的芳香大分子硫化物的脱除比单一组分的氧化物载体具有一定的优势,是柴油大分子馏分加氢精制的理想载体,在催化领域的研究中已经引起广泛的关注。
硅铝复合改性载体催化剂是目前催化领域研究的重点,其中尤以硅铝酸盐或硅酸盐和长链有机模板剂合成的新型沸石类介孔分子筛MCM-41、KIT和HMS为代表,还有以非离子型嵌段高分子聚合物为模板剂合成的SBA-15分子筛,它具有更大比表面积,而且相对于M41S系列介孔材料有着更大的孔径和更厚的孔壁,表现出更好的稳定性,使其在多相催化、吸附分离和材料科学等多个领域极具应用潜力。
但介孔分子筛的酸性较弱、水热稳定性差等缺点使其应用前景受到了很大的限制。
微孔分子筛HY具有较强的酸性和较高的水热稳定性,但由于其孔径较小,限制了其在大分子反应中的应用。
为了拓宽介孔分子筛和微孔分子筛的其应用范围,充分发挥两者的优点,许多研究者合成了多种具有微孔-介孔双重孔道结构的复合分子筛,并且得到了理想的实验结果,为研制新型、高效、环境友好的加氢脱硫、脱芳烃催化剂提供了重要的依据[10]。
3.1复合分子筛在加氢脱硫中的应用研究
为了降低采购成本,我国每年进口的原油大部份是来自于中东地区的高硫原油,而高硫含量柴油的使用是造成酸雨的根源之一和可入肺颗粒物PM2.5污染的根源。
为适应环保、节能和我国石化行业与国际接轨的要求,开发柴油超深度脱硫技术对我国显得尤为重要,是目前我国面临的一项极其紧迫而艰巨的任务。
开发更高HDS活性的催化剂,充分利用现有装置的技术优势来实现燃油的超深度加氢脱硫,是当前该研究领域的重点研究课题。
国外在1998年就有关于柴油催化加氢催化剂的报道。
Dhandapani等研究的P调变的Mo2C/Al2O3催化剂的加氢精制性能,研究结果表明不论是在载体上加还是P与Mo物种共浸渍所制备的碳化钼催化剂,在HDS反应中均表现出了较好的活性[32]。
2002年美国Argonne国家实验室开发了以MCM-41为载体的无需使芳烃加氢而能脱硫的高效催化剂[35]。
2001年王安杰等人王安杰等就以MCM-41为载体制备了一系列催化剂并证明其有良好的催化活性[29~30]。
刘坤等人刘坤用Y型分子筛采用共浸法制备的Mo-Ni-P/USY-Al2O3柴油加氢精制催化剂经试验证明在反应温度为340℃,反应压力为4MPa,空速为3h-1的条件下DBT的脱除率达到100%[31]。
李翔等人以DBT为模型物,用酸交换的MCM-41负载的Ni-W系催化剂的研究中发现,酸交换后,催化剂的活性增加很大[36]。
高玉兰等合成的HF-5A催化剂,实验表明,该加氢精制催化剂可满足中东高硫原油一次和二次加工柴油的脱硫要求,含硫化合物的脱除率在98%以上[37]。
2006年任靖,王安杰等人合成了MCM-41-HY复合分子筛并研究了其在深度加氢脱硫中的应用。
他们参照KloetstraK.R等的方法在碱性及水热条件下用附晶生长法制备合成了包覆型MCM-41-HY复合分子筛,随后以合成的介孔-微孔复合分子筛MCM-41-HY为主要酸性组分,分别担载20%的MoO3和7.8%的NiO采用共浸渍法用W-Ni共浸液浸渍制备得到分别名为NMio/MCM-41-HY(C)和NMio/MCM-41-HY(M)的催化剂。
并且采用X射线衍射(XRD)、N2气吸附-脱附分析和扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行了表征后对其进行了加氢脱硫(HDS)活性评价。
其实验结果表明,在复合分子筛MCM-41-HY中,中孔相MCM-41附晶生长在HY沸石上,将HY包覆起来,即MCM-41是沿着HY的外表面附晶生长的。
这与MCM-41和HY型沸石的机械混合物明显不同。
在HDS活性分析中可以看到,MCM-41-HY复合分子筛担载Ni-Mo制备的催化剂表现出很高的HDS活性,与MCM-41和HY的机械混合物担载Ni-Mo催化剂的加氢脱硫(HDS)活性相当,但MCM-41-HY复合分子筛担载NMio催化剂的裂化活性较低。
其裂化活性不同的原因可能在于MCM-41附晶生长在HY沸石上,将HY沸石表面的强酸中心覆盖起来,使其载体孔道结构和酸性位的分布不同。
可见,包覆型复合型分子筛MCM-41-HY作为载体制备的催化剂具有较高的HDS活性和较低的加氢裂化活性,是一种良好的深度HDS催化剂[15-16]。
2012年华南理工大学的王冲、莫家乐等人对SBA-15的复合分子筛对柴油的加氢脱硫性能作了一系列的研究。
莫家乐等人首先用共浸渍法制备出MoO3的担载量为20wt.%的SBA-15氧化态催化剂,然后采用分步浸渍法先分别制备CeO2、Y2O3、Nd2O3的担载量为2wt.%的SBA-15载体,然后分别担载一定量的NiO、MoO3制备出分别记为Ni-Mo(x)Ce-SBA-15、Ni-Mo(x)Y-SBA-15、Ni-Mo(x)Nd-SBA-15、Ni-Mo(x)V-SBA-15的催化剂。
在对各催化剂预硫化后进行HDS反应活性评价。
其研究结果表明,SBA-15分子筛负载不同Ni-Mo原子比硫化物催化剂表现出较高的对HDS反应活性,载体的比表面积和微孔孔容越大其HDS活性越高。
通过选取适当的经Nd、Y、Ce、V等改性的催化剂,有望在柴油HDS反应过程中,炼制出符合特定十六烷值要求的柴油产品[23]。
我国20世纪50年代开始催化加氢技术的研究,2013年1月20日石油和化工节能报道超深度加氢脱硫技术在我国首次应用成功,这预示着我国的石油化工行业与世界水平更近了一步。
3.2复合分子筛在加氢脱芳烃中的应用研究
美、英等国从1991年开始就对柴油的加氢脱芳作了大量的研究[27~28]。
从2002年开始,王旭、王继峰、刘全杰、杨军等人作了许多柴油加氢脱芳烃技术的研究及报道[25~26]。
2007年中国石油大学的胡成江等人作了柴油深度加氢脱芳催化剂的研究,其研制的HY改性分子筛显示出了优良的性能,有望应用于超清洁柴油生产的两段加氢工艺的第二段深度脱芳工艺。
2009年张亮,沈健等人参照ZhangXuejun等人的方法通过后合成法在酸性条件下制备了不同HY含量(HY分子筛的质量分数分别取5,10,20,30)的HY-SBA-15复合分子筛[15]。
随后以制得的HY-SBA-15复合分子筛为载体,以偏钨酸铵和硝酸镍的水溶液为共浸液采用共浸渍法制备了NiO负载量为5.0%,WO3负载量为16.9%的氧化态催化剂。
采用X射线衍射(XRD)对样品进行表征后对其加氢脱芳烃性能进行了评价。
然后分别研究的载体中HY分子筛含量对反应的影响和温度、压力、空速、氢油体积比对其加氢脱芳烃性能的影响。
其实验结果表明,合成的HY-SBA-15复合分子筛不仅具有SBA-15的介孔结构,而且具有Y沸石的微孔结构,证明所合成材料为微孔-介孔复合分子筛。
以合成的复合分子筛为载体,负载Ni-W制成催化剂,在加氢脱芳烃反应中表现出良好的催化活性。
载体中含质量分数为10﹪的HY的催化剂的芳烃饱和率达到95.1%,芳烃加氢饱和活性最佳。
且探究出该催化反应的最佳反应温度为320℃左右,最佳反应压力为6.0MPa,最佳空速为2.0h-1,最佳氢油体积比为600。
2012年朱金玲,马守涛等人对FCC柴油加氢脱芳烃催化剂中的加氢功能进行了优化设计,研究表明无定形硅铝负载Ni-W金属组合的加氢脱芳烃性能优于Ni-Mo金属组合。
4.结束语
生产清洁柴油符合日益提高的环保和运输业发展的要求,因此加氢技术越来越受石油行业的重视。
微孔、介孔及大孔分子筛具有较大的比表面积、较大的孔容、可调的孔径等特性,可以作为催化剂载体、吸附剂、离子交换机等应用于催化、吸附、分离等过程,并在药物化学、精细化学、石油化工以及能源、环保等领域有着广阔的应用前景。
但由于其各自的缺点限制了其在石油化工等方面的广泛应用。
复合分子筛材料的出现优化了多孔催化剂的孔结构和活性位的合理配置,在大分子的吸附和催化方面有潜在的应用前景,在理论研究和工业应用方面都有重大的意义。
但是复合分子筛正处于发展阶段,研究中还存在许多问题,并且其在工业应用上的造价较为昂贵,在实际应用上受到了一定的限制,科技工作者们仍需不断的探索及研究,争取早日发明一种既能满足工业需求又能经济价值的可持续发展的新型催化剂材料,同时还应注意研究其他相关技术,例如生物脱硫等新工艺技术,也应注意早日研究出其他新型可替代能源。
总之,多孔分子筛材料在石油化工领域显示出了非常诱人的应用前景,但要实现工业化应用还有很长的路要走,还需要科技工作者的不懈努力[6]。
参考文献
[1].祝淑芳,倪 文,张铭金,鲁礼林.介孔分子筛材料合成及应用研究的现状及进展[J].岩石矿物学杂志,2006,25(4):
327~334.
[2].马晶.SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的