Цеолиты Промышленных Цеолитсодержащих Катализаторов

Название цеолита и ф-ла элементарной ячейки Средний размер каналов, нм* Средний размер полостей, нм Соотношение атомов Si/Al Тип А Na12[Al12Si12 О 48] х 24H2 О 0,41 (ЗД) 0,66. 1,14 1,0-1,05 Тип X 0,74 (ЗД) 0,66. 1,18 1,2-1,3 ТипY 0,74 (ЗД) 0,66. 1,18 1,7-2,1 Морденит Na8[Al8Si40O96] x 28H2O 0,67 х 0,70 (1Д) Ч 5,0 Эрнонит (K2,Ca,Mg,Na2)4,5[Al9Si27O72] x 28H2O 0,36 x 0,52 (ЗД) 0,63. 1,30 3,0 Оффретит Na5[Al5Si13O36] x 15H2O 0,64 (1Д). 0,36 х 0,52 (2Д) 0,6. 0,74 3,5 ZSM-5 0,51 x0,56-0,51 x 0,55 (ЗД) Ч -30 * 1Д, 2Д и ЗД - соотв. Одно-, двух- и трехмерные структуры. Активность и стабильность Ц. К. Определяется гл. Обр. Соотношением атомов Si/Al в кристаллич.

Каркасе цеолита, размерами и строением полостей и каналов цеолита и матрицы, а также наличием в цеолите или матрице катионов, отличных от щелочных и щел.-зем. Металлов [напр., РЗЭ в цеолите (т. Наз. РЗЭ-форма цеолита), элементы VI и VIII групп в цеолите и матрице], или отсутствием катионов (напр., декатионированная Н-форма цеолита). Различают моно- и бифункциональные Ц. К. Монофункциональные катализаторы содержат кислотные бренстедовские (протоны, связанные с каркасными атомами О) и льюисовские центры (катионы щелочных металлов или трех-координир. Атомы А1, находящиеся в местах с дефицитом кислорода или местах расположения катионов). Каталитич. Действие таких Ц. К. Связано с их способностью образовывать карбониевые ионы, поэтому они способны ускорять р-ции крекинга, изомеризации и диспропорционирования алкилароматич.

Углеводородов, переноса водорода и др. Бифункциональные Ц. К. Помимо кислотных центров содержат катионы металлов VI и VIII групп, заряд к-рых компенсирует избыточный отрицат. Заряд в каркасе цеолита. Наличие таких катионов определяет способность Ц. К. Ускорять окислит.-восстановит. Р-ции. В связи с этим на бифункциональных Ц. К. Протекают два типа р-ций. На кислотных центрах происходят р-ции, характерные для монофункциональных катализаторов. На катионах металлов - р-ции гидрирования - дегидрирования (напр., гидрогенолиз, гидрокрекинг, синтез углеводородов из метанола). Направление и селективность р-ций определяются соотношением кол-ва кислотных центров и кол-вом введенного в катализатор катиона металла. В каждом из перечисленных в табл.

Типов Ц. К. Можно выделить подтипы с определенным мол.-ситовым эффектом. Такой эффект Ц. К. Обусловлен соразмерностью каналов и полостей цеолитов с молекулами реагентов или продуктов р-ции. Напр., в случае селективного крекинга и гидрокрекинга н-парафинов на узко- и среднепористых цеолитах с размерами пор 0,3-0,6 нм соразмерность молекул исходных углеводородов с порами катализатора способствует их доступу к активным центрам. В случае несоразмерности молекул продуктов р-ции с порами катализатора их диффузия с активных центров затруднена, что приводит к образованию значит. Кол-в кокса на пов-сти катализатора. Получают Ц. К., как правило, сухим смешением или со-осаждением составляющих катализатор компонентов матрицы и цеолита.

Исключение составляет хим. Способ "in situ", по к-рому сначала получают матрицу, а затем в каналах ее пор выращивают цеолит. Синтез цеолитов осуществляют кристаллизацией в гидротермальных условиях реакц. Смеси, содержащей Na2O, A12O3, SiO2 и Н 2 О, или нагреванием гелей, образующихся при смешении р-ра NaAlO2 и золя H4SiO4. Состав смеси и условия синтеза определяют структуру цеолита. Получаемая обычно Na-форма цеолита может подвергаться далее ионному обмену с разл. Катионами, структурному модифицированию и т. П. Матрицу Ц. К. Готовят на основе гидроксида Аl, золя H4SiO4 или смеси р-ров NaOH с каолином. Условия получения (т-ра, рН р-ра, время, а также кол-во вводимых соед.) определяют пористость структуры матрицы, ее каталитич., связующие и др.

Св-ва. После смешения компонентов матрицы с цеолитом из полученной массы (суспензии, пасты и др.) разл. Способами формуют частицы (микросферы, таблетки и т. П.) с определенным распределением по размеру. После этого проводят термич. Обработку (сушку и/или прокаливание). При необходимости полученный Ц. К. Подвергают дальнейшему модифицированию. Осн. Пром. Применение Ц. К. 1) Каталитический крекинг тяжелых нефтяных фракций для произ-ва высокооктановых бензинов. Процесс проводят при т-рах 470-540.