ハイドロフォーミングの異性化ZSM-5の触媒のためのHZSM-5触媒

酸抵抗

ZSM-5ゼオライトによい酸抵抗、それがフッ化水素酸を除くさまざまな酸に対して抵抗力があるある。

モル比:15-1000
わずかな陽イオンの形態:アンモニウム/水素

Na₂Oの重量%:0.05
表面積、m2/g: 450

ZSM-5

ZSM-5分子篩は企業の広い範囲を渡る重要なプロセスそして適用で広く用いられる独特で、例外的な特性を自慢する。ガソリンおよびディーゼル、また石油精製、ZSM-5にメタノールを変えることで一般的キシレンの異性化、トルエンの不均化のような反作用の無定形の固体酸の触媒より優秀証明し、高められたパラグラフ選択率を所有するためにイオン交換または修正のH-ZSM-5ゼオライトにトルエンのアルキル化等はまた得ることができる。全体として、このゼオライトの高い多様性はそれに多くの企業を渡る偽りなく不可欠な材料をする。

導入

ZSM-5分子篩は横断する三次元チャネル システムが付いている非常にケイ質のaluminosilicateのゼオライトである。その化学式、NanAlnSi96-nO192·16H2Oは、ゼオライトの単位格子の構成を示す。この方式では変数、nは0から27まで、及ぶことができる。これはケイ素の分子およびアルミニウム分子の量の比率が96.1、2のケイ素およびアルミニウム分子の総数を用いるかなり大きい範囲の内で変えることができることを意味する

ZSM-5は独特な構造が付いている形の選択的な触媒であり、10 memberedリング（10-MR）気孔構造によって特徴付けられる最も重要な微小孔のある材料の1時である。Kokotailoは等19783のZSM-5およびZSM-5の構造記述の構造が図1.のテーブルで示されていることを報告した。

ZSM-5フレームワークはつながれたtetrahedraの新しい構成を含んでいる、ゼオライトの構造内の三次元チャネル システムの第一次造る単位である。これらのからtetrahedraを5-1整理を表示するために形作る二次造る単位、5 membered酸素リングが形作られるPentasilのゼオライトの主な特徴。8つの表面、形のすべてのpentagonalが付いている亜単位を（Pentasilの単位と言われる）形作る14台のtetrahedraのコンバイン。pentagonal亜単位はz軸に沿って伸びる鎖の形成のこれらの単位の結果の41のM2 （D2d）の対称そして線形連結を表わす。フレームワーク構造はオリエンテーションに平行になり、 <010> <100> 図2.4で示されている

図1. ZSM-5ゼオライトの構造記述

ZSM-5フレームワークは2組の10-MR動かチャネル、格子を通して互いに、垂直な動くことを含んでいる。1組のチャネルはわずかに楕円の横断面（5.2 x 5.7 Å）とまっすぐおよび円の横断面（5.3 x 5.6 Å）のジグザグ形の形成で（正弦）動く他のチャネル.5である

図2.フレームワーク構造

X線回折（XRD）はゼオライト内の原子整理を定めるための強力な、すぐに利用できる技術である。他のどの結晶材料のように、ZSM-5ゼオライトは独特な回折パターンを表わす。そのようなXRDの分析は構造同一証明のために有用である。ZSM-5のためのXRDの分析は、はっきりMFIの構造を示す図3に示すように、5つの独特のピークを示す。

図3. ZSM-5ゼオライトのXRDの分析

統合の方法および前駆物質に従うZSM-5変更のSEMのイメージ。ZSM-5の複数の異なった形態そして形態はACSの物質的なオンライン店の購入のために利用できる。

統合

時からZSM-5分子篩は首尾よく総合され、適用の優秀な性能は次の3つの部門にZSM-5.6-8を現在作り出すためのさまざまな方法の開発で、研究者根気強く動作した、ZSM-5の最も普及した統合方法大体分かれることができる発見された:有機性アミンおよび無機アミン システムの統合;負荷システムの統合;そして前述方法が異なった型板を含むが熱水システム非ハイドロ熱systems.9-12、原料（を含む異なったケイ素の源およびアルミニウム源）および主義の統合は変わらない。原料の構造は私達が分子sieves.13-14として知っている独特な気孔チャネルの構造を形作るために再配列される

TPA+およびSiO2/Al2O3比率はZSM-5分子篩の統合に影響を及ぼす2つの重要な要因である。ゲルの混合物のアルカリ性は支配的な役割を担う付加的な変数である。この構造の高い無水ケイ酸の内容は材料をで非常に可溶性になることに特に敏感にアルカリ媒体させる。高い水酸化物の集中で、結晶成長および分解現象はより小さい水晶の形成に終って、競う。

調査はゲル システムからのZSM-5ゼオライトの容易にcrystallizable性質が異なった有機性templating代理店を使用して形作ることができることを示した。、6-hexanediol、1,6-hexanediamine、1プロパノール、1 propylamineおよびpentaerythritolがすべてこの構造の形成を励ますことをヴァンder Gaagは示す。TPA+の陽イオンは統合の混合物へ強く最も広い範囲のSiO2/Al2O3比率上のZSM-5構造の形成を励ますので、この場合優先する添加物である。しかしこの方法の落下は触媒作用活動のためのゼオライトを用いる前の添加物の取り外しのための添加物、腐食性および必要性の高い費用が含まれている。試みは型板なしのゲル媒体からのZSM-5ゼオライトを総合する試みられ、非常に結晶ZSM-5材料をもたらすためにある結果は報告された。連続的な試みは効率的に安価でよい結晶ZSM-5ゼオライトを作り出す試みられている。

適用

特定ZSM-5ゼオライトのThepropertiesはチャネルのサイズの結晶フレームワーク整理、均等性および酸味によって決まる。ZSM-5ゼオライトは均一にチャネルのサイズより大きい分子が交差で例外を除くゼオライトの内で、時々、形作ることができないとき気孔を大きさで分類した利点に来る。ZSM-5ゼオライトの気孔次元はまたC7およびC8オレフィンの形成、および対応する芳香の混合物に環化のために独特に適している。ZSM-5のこの独特な特性はコークスの前駆物質であるディディミアムおよび三循環芳香の混合物の形成を制限する。

ZSM-5ゼオライトを商用アプリケーションのために特に有用にさせる特定の特性は形の選択率である。言葉「形選択率」のWeiszによって1960年に鋳造され、総合的な中型6Å気孔のゼオライトの供給が形の選択率の王国を拡大したこと小さい気孔分子sieves.15の独特な触媒作用の特性を記述するFriletteそれは後でまでではなかった。最終的に、それはpentasil家族のゼオライトを形の選択的な触媒作用のために適したようにしたプロダクト分子の形成の確率と共にZSM-5の均等性そして中型の気孔の入り口、だった。ZSM-5ゼオライトは形の選択率に非常に広い動的range.16があるそれの他のほとんどの分子篩と非常に異なる

通常、形の選択率は次の部門に分類することができる:（1）反応体の選択率、（2）限られた遷移状態の選択率および（3）プロダクト選択率。

（1）反応体の選択率

反応体の選択率はある特定のタイプだけの反応体の分子、他と比較されるより小さいいつ拡散し、触媒の気孔を通るかである。例えばモービルの留出物の脱ろうプロセスは直鎖だけまたはわずかに分岐させて留出物の現在をより軽いプロダクトに割られて得る、ZSM-5気孔に入れるパラフィンで処理する反応体の形選択的なプロセスである。これはaをもたらすより少なくより低いのの「ろうの」プロダクトが流動点を。

（2）限られた遷移状態の選択率

これによっては反応体の分子およびプロダクト分子が両方チャネルを通って拡散するには十分に小さいいつが反作用の中間物はどちらかの反応体より大きくまたはプロダクト、特に強いられるか起こる。二分子の遷移状態よりもむしろ単分子層これらの条件で支持される。限られた遷移状態の選択率の最も重要な例はZSM-5タイプの早い調理の不在分子篩である。このタイプの形の選択率はゼオライトのZSM-5系列で選択的な割れることの大きな役割をのパラフィンで処理する担う。例えば、ZSM-5の3メチルのペンタンを割るために必要な大きい遷移状態の複合体の立体緊張はn-hexaneのそれより低活動の提案された原因である。ガソリン（MTG）転換へのメタノールはZSM-5のキャビティの利用可能空間が形作ることができる最も大きい二分子の反作用の複合体を定める遷移状態の形の選択率のもう一つの重要な例である。

（3）プロダクト選択率

これは気孔の内で形作られるプロダクトのいくつかが拡散しには、観察されたプロダクトとして現われるために余りにも扱いにくいとき起こる。それらはより少なく扱いにくい分子に（例えば平衡によって）変えられたりまたは気孔の妨害によって結局触媒を非活動化させる。m-xyleneの不均化はこれの最もよい例である。アルキル基を導入されたプロダクトの間で、1つは、3の5-trimethyベンゼン扱いにくいプロダクト分子1,3,5-trimethyベンゼンに優先的に形作られる。同様に、キシレンの異性化で、p異性体は優先的にo異性体と比較されて形作られる。

H-ZSM-5の独特な形の選択的な特徴の1つはalkyl香料のアルキル化そして不均化のようなelectrophillic取り替えの反作用のパラグラフ選択率である。ゼオライトの酸の場所の活動を調節し、拡散変数を制御することによって、高いパラグラフ選択率を達成することができる。

結論

ZSM-5ゼオライトの前述の特徴はそれにM形成、留出物の脱ろうおよび円滑油の脱ろうプロセスのような形の選択的な割れることを含む工業プロセスの非常に多種多様のための非常に適した触媒をする。ZSM-5ゼオライトからの非常にまたガソリン（MTG）転換の利点に、aroforming、およびメタノールのような芳香族化プロセス形作る、cyclar M2、またキシレンの異性化、トルエンの不均化、エチルベンゼンの統合およびパラグラフのethylトルエンの統合のような選択的な変換プロセスを形づけるため。それはZSM-5ゼオライトが全体的の多くの企業の非常に貴重な材料であること言うまでもない。