学文网摘 要：随着社会经济和科学技术水平的不断提高，如农业、精细化工、石油化工等行业领域催化剂被越来越多地应用。文章对石油化工中应用分子筛进行探讨，并简要介绍了分子筛的结构及发展。
关键词：应用 石油化工 金属离子 分子筛
沸石是一种软性、低密度的矿石，并在吸水剂中发挥着关键作用。文章以沸石分子筛为例进行论述。催化剂中采用沸石分子筛，利用了其稳定性及多样性。沸石能够通过人工进行合成，但合成沸石化学组成则为硅铝酸钠，而天然产沸石为碱土金属或碱金属的硅铝酸盐。为组成分子筛，类型不同的分子筛是由三种物质数量比例不同而形成。根据组成硅铝比和晶型的不同，分子筛的类型也不同。但含量是决定分子筛类型的主要成分。作为催化剂，为了与分子筛不同用途相适合，需要将分子筛中的转换为其它阳离子。，公式中为结晶水的mol数，为，是金属离子价数，为分子筛中的金属离子。
沸石分子应大于反应物分子，这样分子筛的内部才能有效容纳分子。经过路易斯酸催化反应，在该反应发生的过程总，要使催化得以完成，就必须有效生成分子。孔道尺寸按孔道大小进行划分的话，在两毫米、两毫米至五十毫米和超过五十毫米的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。按照骨架元素的组成，分子筛可分为骨架杂原子、硅铝类、磷铝类等分子筛。通过不断深入分析、研究分子筛的合成与应用，伴随化工领域的不断突破与进步，人们成功地发现了磷铝酸盐类分子筛，并得以广泛应用。由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架的结构却不发生变化，于是就会形成空腔，这些空腔大小不尽相同。空腔中又包含了许许多多的微孔相连，它们拥有相同的直径，可以将小于孔道直径的分子吸附至孔穴内部，极性程度不同的分子，这样就将沸点相异的分子，饱和程度相异的分子剥离开来。微小的孔穴直径大小均匀，而把比孔道大的分子排斥在外，因而能把形状直径大小不同的分子，具有筛分分子的作用，因此称为分子筛。针对石油化工应用所需条件条件即为苛刻的情况，分子筛具有较大的孔径，使得其水热稳定性和热稳定性无法得到满足。2mn以上的孔道和空腔也是能够实现的。由上述内容可以看出，分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业领域中被广泛使用。
一、异构化
1.异物化
化合物分子通过异构化的过程虽不会改变量和组成，但却会改变其结构，如果使用了催化剂，那么，基团或原子等处于有机化合物分子的元素则会发生改变。不同于半个世纪前，现在使用新型Z***-5分子筛催化剂的二甲苯气相和液相异构化。而在半个世纪前，异构化的使用仅仅在于生产高辛烷值汽油调合组分，之后，伴随社会经济和人们物质生活水平的提高，大幅增加对汽油的需要。高辛烷值汽油调合组分利用异丁烷烷基化生产的工序得到飞速发展，与此同时，正丁烷异构化也大力推进社会工业化发展，这也对烷基化的原料的来源与应用形成促进、获得拓展。然而，在芳烃的转换方面通过对异构化过程的应用，研发了铂催化剂的二甲苯异构化工艺，该工艺以氧化铝或氧化铝-氧化硅为载体。在这之后又开发出液相二甲苯异构化过程，该过程用氟化氢-氟化硼作催化剂。为了将汽油中所引起的缺乏辛烷值的问题顺利解决，炼油厂采用了沸石和贵金属无定型两种催化剂，同时增加爱了乙烷和戊烷异构化的作用。用氧化铝为粘结剂的丝光沸石作为沸石催化剂较为典型。其能够对水、硫等杂志所引发的中毒形成抑制。
2.重整
将低辛烷值的环烷和链烷转为芳和异构烷，是双功能催化剂的作用。以获得高产为目的，可使用沸石催化剂工艺，但是针对于甲基环戊类而言，这种催化剂不具有敏感性。
二、生成碳碳键
分子的增大以及C-C键形成机理发生在甲醇转化反应中。为了能够有效控制分子，特别是分子的长度，可对分子的截面积进行充分利用，选择与之相应的反应条件，从而延伸并拓展了甲醇低碳烯及甲醇制汽油的工序。
三、分子间的偶合
1.合成二甲苯
合成二甲苯反应对二甲苯的方法，也就是甲苯与甲醇的烷基化，二甲苯选择性在催化剂上为90%，八面沸石催化剂能够产生百分之五十对二甲苯。
2.合成乙苯
通过乙烯与笨的酸催化烷可制成乙苯，用Z***-5催化剂能够降低能耗，并增加乙苯选择性，。苯与乙烯在Z***-5催化剂上的烷基化反应能够达到99.6%的乙苯产率。
四、重排分子
1.甲苯歧化
分子间的甲基重排则为甲苯歧化，现阶段的催化剂为丝光沸石，该催化剂可减少生成多甲苯，且稳定性更高，例如：经磷或镁改性后，选择二甲苯几率能够达到百分之83。
2.二甲苯异构化
如二甲苯异构化反应，最简单的二甲苯异构化为苯环上的甲基重排，换言之，就是将加氢汽油装置或者重整装置的芳变化为二甲苯混合物，且较为平衡，之后将二甲苯分离出来，该二甲苯具有价值。为将Z***-5孔道收窄，采用CVD法，可增加至95%的二甲苯含量。
五、催化裂化
1.选择性裂化
裂化是将重质油生产为轻质油的过程，轻质油如分柴油和汽油等。在工业生产中，加热是类裂化过程，并存在催化剂，在炼制石油的过程中，加氢裂化、催化裂化、热裂化等是最为常见的。将Z***-5作为石油加工过程中的催化剂，汽油馏分是由直链烷催化裂化产生的。链烷的裂化率在Z***-5中随着减少的孔道的有效直径而减少、增大的链烷分子长度而不断增加，这样有利于提高辛烷值。丝光沸石和大孔径沸石也能够参与以上反应，成为催化剂，但是其效果也消失得很快。
2.加氢裂化
在具有酸功能和金属的催化剂下，石油馏分在高氢分压的裂化作用下，增加了沸石催化剂的作用，这就是加氢裂化。丝光沸石与大孔径沸石与石脑油的加氢裂化反应程度最佳。稀土离子交换的高硅八面沸石的前提是针对重质原料。在炼制石油的过程中，较高的温度和压力使得氢气经过催化剂作用后发生异构化、裂化、加氢反应，从而变为柴油、煤油、汽油的加工过程则为加氢裂化。加氢裂化的特点诸多，如轻质油产品的质量好，且收率高等。
3.流化催化裂化
在早期的沸石催化剂中，出现了流化催化裂化的概念，使汽油馏分的辛烷值和生产能力大奥最大是流化催化裂化的目的。在流化催化裂化催化剂中，主要应用Y型沸石，其由稀土离子交换，并具有极高硅铝比和稳定性。在石油催化裂化反应中，原料油充分地与催化剂进行反应，这样对反应十分有利。因此，状催化剂经常被使用于催化裂化等工艺中。通过反应，为了将催化剂的作用及效果完全发挥出来，可以在反应与再生的设备中，流化催化剂，使其呈现流化状态。
六、结束语
随着社会经济和科学技术水平的不断提高，催化剂被越来越多地应用在各行各业中。例如：农业、精细化工、石油化工等领域。催化剂的原料采用沸石，这针对工业的发展而言具有十分重要的作用。而随着应用的不断广泛化，使用沸石催化剂的领域也在不断扩展中，对此也增加了沸石催化剂的用量，并且新的合成技术的应用也给沸石催化剂带来新的发展。
参考文献：
[1]王亚涛，张新，房承宣，靳立***，郭学华，胡浩权. 中空Z***-5分子筛的制备及其在2-甲基萘烷基化合成2，6-二甲基萘中的应用[J].石油化工，2012（12）.
[2]张忠东，刘璞生，孙雪芹，田爱珍，余颖龙，高雄厚. 几种沸石分子筛的催化裂化性能研究：2活性稳定性和反应性能[J].应用化工，2010（7）.
[3]徐群财，冀德坤，丁福臣，李术元. Z***-5/MCM-41复合分子筛用于FCC汽油脱硫的初步考察[J].石油化工高等学校学报，2013（3）.
作者简介：孙晓琳 女 籍贯：辽宁抚顺 汉 1980年12月28日 学位： 研究生， 职称：讲师 研究方向：石油化工 要求研究型论文 单位：辽宁石化职业技术学院
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