हाइड्रोफॉर्मिंग आइसोमेरिज़ेशन ZSM-5 उत्प्रेरक के लिए HZSM-5 उत्प्रेरक

एसिड प्रतिरोध

ZSM-5 जिओलाइट में अच्छा एसिड प्रतिरोध है, यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को छोड़कर विभिन्न एसिड के लिए प्रतिरोधी है।

मोल अनुपात: 15-1000
नाममात्र के राशन फॉर्म: अमोनियम / हाइड्रोजन

ना_२ओ वजन%: 0.05
भूतल क्षेत्र, मी^२/ /:450 है

ZSM-5

ZSM-5 आणविक चलनी अद्वितीय और असाधारण गुणों को समेटे हुए है, जो उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं और अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से कार्यरत हैं।आम तौर पर मेथनॉल को गैसोलीन और डीजल के साथ-साथ तेल शोधन में परिवर्तित करने में उपयोग किया जाता है, ZSM-5 ने आयनिक विनिमय या संशोधन, H-ZSM- जैसे Xylene isomerization, toluene disproportionation और toluene alkylation आदि प्रतिक्रियाओं में अनाकार ठोस एसिड उत्प्रेरक से बेहतर साबित किया है। 5 जिओलाइट्स भी बढ़ाया पैरा चयनात्मकता के अधिकारी हो सकते हैं।सभी के सभी, इस जिओलाइट की उच्च बहुमुखी प्रतिभा इसे कई उद्योगों में वास्तव में अपरिहार्य सामग्री बनाती है।

परिचय

ZSM-5 आण्विक छलनी एक अत्यधिक रेशेदार एल्युमिनोसिलिकेट जिओलाइट है जिसमें एक प्रतिच्छेदन और तीन आयामी चैनल प्रणाली है।इसका रासायनिक सूत्र, NanAlnSi96-nO192 · 16H2O, जिओलाइट की इकाई कोशिका संरचना को दर्शाता है।इस सूत्र में, n, 0 से 27 तक हो सकता है। इसका मतलब है कि 96.1,2 पर सिलिकॉन और एल्यूमीनियम अणुओं की कुल संख्या के साथ सिलिकॉन अणुओं और एल्यूमीनियम अणुओं की मात्रा का अनुपात काफी बड़ी सीमा में बदला जा सकता है।

ZSM-5 एक अनूठी संरचना के साथ एक आकार का चयनात्मक उत्प्रेरक है, और यह 10-सदस्यीय अंगूठी (10-MR) छिद्र संरचना द्वारा विशेषता सबसे महत्वपूर्ण सूक्ष्मदर्शी सामग्री में से एक है।कोकोटाइलो एट अल।19783 में ZSM-5 की संरचना और ZSM-5 के संरचनात्मक विवरण को चित्र 1 में तालिका में दिखाया गया है।

ZSM-5 फ्रेमवर्क में लिंक किए गए टेट्राहेड्रा का एक उपन्यास कॉन्फ़िगरेशन है, जो जिओलाइट संरचनाओं के भीतर तीन-आयामी चैनल सिस्टम की प्राथमिक निर्माण इकाइयाँ हैं।इन टेट्राहेड्रा से बनने वाली द्वितीयक निर्माण इकाई 5-1 व्यवस्था को प्रदर्शित करती है, जो कि पेंटासिल ज़ोलाइट्स की एक प्रमुख विशेषता है, जिसके द्वारा 5 सदस्यीय ऑक्सीजन वलय बनते हैं।चौदह टेट्राहेड्रा आठ चेहरे, आकार में सभी पंचकोणीय के साथ एक उप-इकाई (पेन्टासिल इकाई के रूप में संदर्भित) बनाने के लिए गठबंधन करते हैं।पंचकोणीय उप-इकाइयाँ 41 एम 2 (डी 2 डी) समरूपता प्रदर्शित करती हैं और इन इकाइयों के रैखिक जुड़ाव के परिणामस्वरूप z- अक्ष के साथ विस्तारित श्रृंखलाओं का निर्माण होता है।अभिविन्यास के समानांतर रूपरेखा संरचना <010> और <100> चित्र 2.4 में दिखाया गया है

चित्रा 1. ZSM-5 ज़ोलाइट का संरचनात्मक विवरण

ZSM-5 ढांचे में 10-MR चैनलों के दो सेट होते हैं, जो जाली के माध्यम से एक दूसरे से लंबवत चलते हैं।चैनलों का एक सेट थोड़ा अण्डाकार क्रॉस सेक्शन (5.2 x 5.7 and) के साथ सीधा है और अन्य चैनल एक परिपत्र क्रॉस सेक्शन (5.3 x 5.6 Å)।

चित्रा 2. ढांचा संरचना

एक्स-रे विवर्तन (XRD) एक जिओलाइट के भीतर परमाणु व्यवस्था निर्धारित करने के लिए एक शक्तिशाली और आसानी से उपलब्ध तकनीक है।किसी भी अन्य क्रिस्टलीय सामग्री की तरह, ZSM-5 जिओलाइट अद्वितीय विवर्तन पैटर्न प्रदर्शित करता है।ऐसे एक्सआरडी विश्लेषण संरचनात्मक पहचान के लिए सहायक होते हैं।ZSM-5 के लिए एक्सआरडी विश्लेषण पांच विशिष्ट चोटियों को दिखाता है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, स्पष्ट रूप से एमएफआई संरचना को दर्शाता है।

चित्रा 3. जेडएसएम 5 ज़ोलाइट का एक्सआरडी विश्लेषण

ZSM-5 की SEM छवियों को संश्लेषण विधि और अग्रदूतों के अनुसार बदलते हैं।ZSM-5 के कई अलग-अलग आकार और रूप एसीएस सामग्री ऑनलाइन स्टोर पर खरीदने के लिए उपलब्ध हैं।

संश्लेषण

जब से ZSM-5 आणविक चलनी सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गया था और अनुप्रयोगों में इसके उत्कृष्ट प्रदर्शन की खोज की गई थी, शोधकर्ताओं ने ZSM-5.6-8 के उत्पादन के लिए विभिन्न तरीकों को विकसित करने में अथक परिश्रम किया है वर्तमान में, ZSM-5 के सबसे लोकप्रिय संश्लेषण तरीके मोटे तौर पर हो सकते हैं निम्नलिखित तीन श्रेणियों में विभाजित: कार्बनिक अमाइन और अकार्बनिक अमाइन सिस्टम में संश्लेषण;लोड सिस्टम में संश्लेषण;और हाइड्रो-थर्मल सिस्टम / गैर-हाइड्रो-थर्मल सिस्टम.9-12 में संश्लेषण। हालांकि उपरोक्त तरीकों में विभिन्न टेम्पलेट शामिल हैं, कच्चे माल (विभिन्न सिलिकॉन स्रोतों और एल्यूमीनियम स्रोतों सहित) और सिद्धांत समान हैं।कच्चे माल की संरचना को अद्वितीय ताकना चैनल संरचनाओं के रूप में पुन: व्यवस्थित किया जाता है जिन्हें हम आणविक s.1.1-14 के रूप में जानते हैं

TPA + और SiO2 / Al2O3 अनुपात दो महत्वपूर्ण कारक हैं जो ZSM-5 आणविक चलनी के संश्लेषण को प्रभावित करते हैं।जेल मिश्रण का क्षारीयता एक अतिरिक्त पैरामीटर है जो एक प्रमुख भूमिका निभाता है।इस संरचना की उच्च सिलिका सामग्री अत्यधिक क्षारीय मीडिया में घुलने के लिए विशेष रूप से संवेदनशील सामग्री बनाती है।उच्च हाइड्रॉक्साइड सांद्रता में, क्रिस्टल विकास और विघटन घटना प्रतिस्पर्धा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप छोटे क्रिस्टल बनते हैं।

अध्ययनों ने संकेत दिया है कि जेल सिस्टम से ZSM-5 जिओलाइट की आसानी से क्रिस्टलीकरण की प्रकृति का उपयोग विभिन्न कार्बनिक टेंपलेटिंग एजेंटों का उपयोग करके किया जा सकता है।वान डेर गैग से पता चलता है कि, 6-हेक्सानेडिओल, 1,6-हेक्सानेडियमिन, 1-प्रोपेनोल, 1-प्रोपाइलिनमाइन, और पेंटाथाइथ्रिटोल सभी इस संरचना के गठन को प्रोत्साहित करते हैं।TPA + cation इस मामले में संश्लेषण मिश्रण का एक पसंदीदा योजक है, क्योंकि यह SiSM2 / Al2O3 अनुपात की व्यापक रेंज पर ZSM-5 संरचना गठन को दृढ़ता से प्रोत्साहित करता है।हालांकि, इस पद्धति के पतन में इसकी उत्प्रेरक गतिविधि के लिए जिओलाइट को नियुक्त करने से पहले एडिटिव्स की उच्च लागत, संक्षारकता और एडिटिव्स को हटाने की आवश्यकता शामिल है।ZSM-5 जिओलाइट को एक टेम्पलेट-मुक्त जेल माध्यम से संश्लेषित करने के प्रयास किए गए हैं और कुछ परिणाम अत्यधिक क्रिस्टलीय ZSM-5 सामग्री प्राप्त करने के लिए सूचित किए गए हैं।कम लागत पर अच्छे क्रिस्टलीय ZSM-5 जिओलाइट्स का कुशलता से उत्पादन करने के लिए लगातार प्रयास किए जा रहे हैं।

अनुप्रयोग

एक विशेष ZSM-5 जिओलाइट की समृद्धि इसकी क्रिस्टलीय रूपरेखा व्यवस्था, इसके चैनल आकार और अम्लता की एकरूपता पर निर्भर करती है।ZSM-5 जिओलाइट्स में समान रूप से छिद्र होते हैं जो एक लाभ के लिए आते हैं जब चैनल के आकार से बड़े अणु, चौराहों पर, कई बार अपवादों के साथ जिओलाइट के भीतर नहीं बन सकते हैं।ZSM-5 जिओलाइट के छिद्र आयाम विशिष्ट रूप से C7 और C8 ओलेफिन के गठन के लिए भी उपयुक्त हैं, और उनके सुगन्धित यौगिकों के लिए उनका चक्रण।ZSM-5 की यह अनूठी संपत्ति di- और त्रि-चक्रीय सुगंधित यौगिकों के गठन को प्रतिबंधित करती है, जो कोक अग्रदूत हैं।

ZSM-5 जिओलाइट्स जो विशेष रूप से वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है, विशेष संपत्ति आकार चयनशीलता है।"आकार चयनात्मकता" शब्द को 1960 में Weisz और Frilette द्वारा बनाया गया था ताकि छोटे छिद्र आणविक sieves.15 के अद्वितीय उत्प्रेरक गुणों का वर्णन किया जा सके। बाद में यह नहीं हुआ कि सिंथेटिक माध्यम 6Å pore zeolites की उपलब्धता ने आकार चयनात्मकता के दायरे का विस्तार किया।अंत में, यह ZSM-5 की एकरूपता और मध्यम आकार का छिद्र खोलना था, साथ ही उत्पाद के अणुओं को बनाने की संभावना के साथ, जिसने पेंटासिल परिवार के जिओलाइट्स को आकार चयनात्मक उत्प्रेरक के लिए उपयुक्त बनाया।ZSM-5 जिओलाइट अधिकांश अन्य आणविक सिरों से बहुत भिन्न होता है जिसमें इसकी आकृति चयनात्मकता एक बहुत व्यापक गतिशील संख्या होती है ।.16

आम तौर पर, आकार चयनात्मकता को निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: (1) प्रतिक्रियाशील चयनात्मकता, (2) प्रतिबंधित संक्रमण राज्य चयनात्मकता और (3) उत्पाद चयनात्मकता।

(1) प्रतिक्रियाशील चयनात्मकता

प्रतिक्रियाशील चयनात्मकता तब होती है जब केवल एक निश्चित प्रकार के अभिकारक अणु, दूसरों की तुलना में आकार में छोटे होते हैं, विसरित होते हैं और उत्प्रेरक छिद्रों से गुजरते हैं।उदाहरण के लिए, मोबिल की डिस्टिलेट डीवैक्सिंग प्रक्रिया एक प्रतिक्रियाशील आकार की चयनात्मक प्रक्रिया है जिसमें डिस्टिलेट में मौजूद केवल सीधी श्रृंखला या थोड़ा शाखित पैराफिन जेडएसएम -5 छिद्रों में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, जहां वे हल्के उत्पादों के लिए क्रैक होते हैं।यह एक कम डालना बिंदु के साथ एक कम "मोमी" उत्पाद देता है।

(२) प्रतिबंधित राज्य चयन

यह तब होता है जब दोनों प्रतिक्रियाशील अणु और उत्पाद अणु चैनल के माध्यम से फैलाने के लिए काफी छोटे होते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया मध्यवर्ती या तो अभिकारक या उत्पादों से बड़े होते हैं और विशेष रूप से विवश होते हैं।इन स्थितियों में bimolecular संक्रमण राज्यों के बजाय मोनोमोलेक्यूलर का पक्ष लिया जाता है।प्रतिबंधित संक्रमण राज्य चयनात्मकता का सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण ZSM-5 प्रकार के आणविक sieves में जल्दी खाना पकाने की अनुपस्थिति है।इस प्रकार की आकृति का चयन जिओलाइट्स के ZSM-5 परिवार में पैराफिन के चयनात्मक दरार में एक प्रमुख भूमिका निभाता है।उदाहरण के लिए, ZSM-5 में 3-मिथाइल पेंटेन को क्रैक करने के लिए आवश्यक बड़े संक्रमण वाले स्टेटिक स्ट्रेन, n-hexane की तुलना में इसकी कम गतिविधि का प्रस्तावित कारण है।गैसोलीन (MTG) रूपांतरण के लिए मेथनॉल संक्रमण राज्य आकार चयनात्मकता का एक और महत्वपूर्ण उदाहरण है, जहां ZSM-5 के गुहाओं में उपलब्ध स्थान सबसे बड़ा द्वि-आणविक प्रतिक्रिया परिसर निर्धारित करता है जिसे बनाया जा सकता है।

(3) उत्पाद का चयन

यह तब होता है जब छिद्रों के भीतर बने उत्पादों में से कुछ बहुत फैलाने वाले होते हैं और बाहर देखे गए उत्पादों के रूप में दिखाई देते हैं।वे या तो कम भारी अणुओं (जैसे संतुलन द्वारा) में परिवर्तित हो जाते हैं या अंततः छिद्रों को अवरुद्ध करके उत्प्रेरक को निष्क्रिय कर देते हैं।एम-ज़ाइलन का अनुपातहीनता इसका सबसे अच्छा उदाहरण है।अल्काइलेटेड उत्पादों में से 1, 3, 5-ट्राइमेथे बेंजीन को अधिमानतः भारी उत्पादों के अणु 1,3,5-ट्रिमेथे बेंजीन का गठन किया जाएगा।इसी तरह, xylene isomerization में, o-isomer की तुलना में p-isomer अधिमानतः बनता है।

H-ZSM-5 की अनूठी आकृति चयनात्मक विशेषताओं में से एक है, अल्काइल एरोमेटिक्स के क्षारीय और अपघटन जैसे इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में इसकी परा-चयनात्मकता।जिओलाइट की एसिड साइट गतिविधि को समायोजित करके और प्रसार मापदंडों को नियंत्रित करके, उच्च पैरा-चयनात्मकता प्राप्त की जा सकती है।

निष्कर्ष

ZSM-5 जिओलाइट की पूर्वोक्त विशेषताएं इसे आकार के चयनात्मक क्रैकिंग जैसे कि एम-फॉर्मिंग, डिस्टिलेट डीवैक्सिंग, और ल्यूब डे-वैक्सिंग प्रक्रियाओं सहित अविश्वसनीय रूप से विस्तृत विविधता के लिए एक अत्यधिक उपयुक्त उत्प्रेरक बनाती हैं।M-2 बनाने, साइक्लर, अरोफ़ॉर्मिंग और मेथनॉल जैसे गैसोलीन (MTG) रूपांतरण करने के लिए Aromatization प्रक्रियाएँ ZSM-5 जिओलाइट से अत्यधिक लाभान्वित होती हैं और साथ ही xylene isomerization, toluene disproportionation, ethylbenzene synthesis, और para ethyl toluene जैसी चयनात्मक रूपांतरण प्रक्रियाएँ भी आकार देती हैं। संश्लेषण।यह बिना कहे चला जाता है कि ZSM-5 जिओलाइट बोर्ड भर के कई उद्योगों में एक अत्यधिक मूल्यवान सामग्री है।