Zeolite Catalysts'lerin Genel Bakışı

Zeolitler kristal, mikrogözlü aluminosilicates normal bir kanal ve boşluklar ağı ile bağlantılıdırlar. onların yapısı tetrahedral SiO) ve AlO).[D:2)D[Düzükler oksijen köprüleri ile bağlantılı birimler, ekstra çalışmalarla negatif bir çerçeve oluştururlar, tipik olarak Brønsted asit siteleri için yükselir.

Fiber zeolit pazarı 1960'lardan beri dramatik bir şekilde genişletildi, örneğin FAU (faujasite), MFI (ZSM-5), BEA (beta), ve MOR (mordenite) 12 kişilik halkalı pencerelerle bağlantılı olarak, sıvılaşmış zincirler için uygun hale getirir.

Alkylation ve isomerizasyon, asitlik ve pore mimarisi, nanometre ölçeğinde iki en kritik faktördür ve asit sitelerinin yeri, katalitik aktiviteyi ve seçimlik özelliklerini belirlerken, pore sistemi diffüzyon oranları ve ürün dağıtımlarını diktir. Son gelişmeler nanometer ölçeğinde bu parametreleri tertemizleştirmeye odaklandı, yeni bir nesile yol açan bir zeolit katalizörleri dramatik olarak gelişmiş performans ve uzun süreler.

Alkylation Reactions'te ilerlemeler

Alkylament of isobutane with light olefins (tipik olarak butenler) veya sulfurik asit (H2SO4), yüksek kaynaklı benzinli karışımlar üretmek için, kolektif olarak alkyla bilinen, geleneksel olarak, bu reaksiyon, hidrofloresanlar gibi sıvı asitler tarafından acı vericidir.

Hierarchical Zeolitler

En etkili yeniliklerden biri, mikroporositeyi mesoporosity ile entegre eden hiyerarşik zeolitler (doktoral) ve sörfçüler veya karbon parçacıkları gibi göz ardı eden ajanlar ile ikna etmek.

Elkylation'da, hierarchical zeolit Y ve ZSM-5, 20 saat içinde etkin bir şekilde daha uzun katalizör yaşam gösterdi. Örneğin, konjeksiyonel mesopores ile birlikte, ilk aktivitenin% 80'i yüzde 100 saat sonra kaldı, geleneksel mikrogözlü müreffehler de 20 saat içinde aktiflenebilir.

Son araştırmalar bu post-tezli zeolitler), bir mikro göz ardı edilebilir bir temelin nerede, daha da etkili özellikleri korumak için mikro bir transfer geliştirdi.

Metaller Zeolitler

Metal iyonları yanlış çerçeveye veya ekstra çerçeveli pozisyonları tanıtarak, hidrojene yardımcı olan hidrojen transfer tepkilerini teşvik ederek, "metalik bifoniz" olarak bilinen bu yaklaşım, düşük yüklemelerde veya platinin eklenmesiyle genişletilebilir.

Önemli bir örnek, Zn veya Ga'nın ZSM-5'in, ethylbenzene üretmek için etanol ile silinmesi için, bu metaller ağır aromatiklerin deorpsiyonunu kolaylaştırarak katalizörel stabiliteyi artırırlar ve aynı zamanda xylerüt kapasitesini azaltırlar.

Metal türlerin yeri önemlidir. Gelişmiş elektron mikroskobu ve X-ray absorpsiyon spektroskopi ile yapılan son çalışmalar, izole metal atomların (toplama katalizörleri) nanopartiküllerden çok daha aktif ve seçici olduğunu göstermiştir. Örneğin, atomik olarak dağılır Pd, jolit Beta, yaklaşık olarak 200 saat boyunca elde edilir.

Nanoscale Zeolites ve Nanoformlar

Nanometer boyutlara (100 nm) dikme kristalleri, dış yüzey alanını büyük ölçüde artırır ve yaklaşık 2 nm kalınlığı ile ilgili olarak nmksiyon reaksiyonlarını azaltır. Zeolit nanoformanslar, sadece birkaç birim hücre kalın, örneğin, MFI nano tabloları yapı yönlendirme ajanlar olarak tasarlanmıştır.

Bununla birlikte, geleneksel mikron ölçekli kristallere kıyasla reaksiyon oranında üç kat artış gösterdi, %99 oranında daha fazla seçici aktivite, dış yüzeylerdeki çok sayıda erişilebilir asit sitesine atfedilir.Bu nanomalzemeler endüstriyel ölçeklere kıyasla üç kat artış gösterdi.

Katı asit Catalysts with improved Stability

Zeolit-catalyzed alkylaksiyon öncelikle polisiklik aromatik bileşikler (coke) tarafından oluşturulan ve yüksek asitli tedavi ile katalizörler, iyi bağlantılı porselen ağlarda da azalır, çünkü son gelişmeler, karma verimin tanıtılmasının yüzde 40'ını içerir.

Başka bir yükselen strateji, sadece difüzyonu geliştirmek değil, aynı zamanda bazı çerçeve alüminyumunu da ortadan kaldırmaktır.Bu ticari müdahalede daha fazla ticari faizi azaltın, Exelus Cheron gibi şirketler için optimize edilmiştir.

Isomerizasyon Reaksiyonlarında İleriler

Lineer alkanların dallanması, düşük seviyeli seçmenlerin geliştirilmesi ve zehirlerin terapötikleştirilmesi için yüksek değerli petrokimyasal ortalar gibi yüksek çözünürlükler için gerekli olan katalizörler haline geldi.

Işık Alkanes'in ([[DÜ:0) {[DÜT:0) {[DÜT:2|Döntgen[DÜye Tarihi: 3)

IFL:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Dönetici:0))) ve tilki (MTBE) için kritik bir reaksiyondur. reaksiyon düşük sıcaklıklarda termodinamik olarak sınırlıdır ve zeolit katalizörleri makul fiyatlar elde etmek için güçlü asit sitelerine sahip olmalıdır. kloralize edilmiş bir endüstriyel standarttır, ancak koratif doğası ve çevresel etkisi zeolit alternatiflerine yönelik araştırmayı motive etmiştir.

Orta kutuplu zeolitler ZSM-22 (TON), ZSM-23 (MTT) ve SAPO-11 (AEL) monobranched isomerler için mükemmel bir şekilde seçicilik sergiliyorlar. 10 boyutlu 10 kişilik yüzüğü kanalları, bu nedenle genellikle dirençli güçlerle geometriyi dengelemek zorundadır.

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, [[0)zeolit TUN (TUN-9) ), 10×12 MR kesişim sistemi ile, olağanüstü yüksek oranda yüksek oranda yüksek çözünürlükte (Si /Al-30),% 95 dönüştürmede, neredeyse hiçbir çatlak ürün tarafından, yenilenen keşiflerin bir kombinasyonunun birleşiminden kaynaklanır.

Şekil Seçici Xylenes'in dönüştürücüleştirilmesi

[FONT=0)[FONT=0))))))))))))))))))))))))))))))))))))))-Kutsal HÜŞF5, on yıllardır işkoleksiyonu en yüksek seviyeye çıkarmaktır.

ZSM-5'teki form seçimi, dar kanallar tarafından dikilir (=0,5-0.56).

Başka bir yaklaşım, eksiltme'nin girişine göre, C9+ formasyonunu bastıran daha zayıf asit siteleri oluşturur. Boron-modified ZSM-5, boron veya galium'un çerçeveye dahil edilmesiyle ticarileştirildi.

Catalyst asitliği ve Metal Fonksiyonların Gelişimi

[FONT=0]hidrisomerizasyon[Döneticileri) uzun zincirli alkanes (C6-C16), asil metal (Pt, Pd) bir zeolit asit fonksiyonu ile birlikte, metal kedisi, düşük dönüşüme yol açıyor.

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, n-xane hidroisomerizasyonu için olağanüstü performans sunuyor. delaminated structure bol dış asit siteleri ve kısa difüzyon yolu ile desteklendi, yüksek bir isomer numarası (% 5) tek bir geçiş için 17 puanın artışını sağladı.

Başka bir umut verici gelişme, İZMİRT:0)hierarşik Zeolitler, hidroksit yükseltmesi için Pt ile kullanıldığında, yaygın bir ZSM-22 ile orta çatlak, büyük hidrokarbon molekülleri ile ortak bir problem.

Bimetallic Zeolites Kombine Fonksiyonellikler için

Her iki alkylation ve isomerizasyonda, bimetallic katalizörler trafiğe katılabilirler çünkü Pt-Sn siteleri üzerinde ilk dehidrojenasyon, asit sitelerindeki tek adımlı bir dönüşüm için kullanılmıştır.Bu entegrasyon süreci azaltır ve ayrı bir olefin besleme ihtiyacını ortadan kaldırır.

Benzer şekilde, NiMo / dezenfeksiyon katalizörleri, daha az octane kayıplarla birlikte ultra-sulfurizasyon (HDS) için araştırıldı. molybdenum sulfide fazı tek bir reaktörde sulfurtun.

Metal lokasyonun kesin kontrolü – zeolit gözeneklerin içinde veya dış yüzeyde – kritik. - bu "metal-in-sidezeolit" mimarisinin, Pt@ZSM-5) sintering ve leaching'i önler ve ayrıca geleneksel olarak bozulmamış katalizörler ile karşılaştırıldığında geometrik kısıtlamalar getirir.

Future Perspektifleri

Zeolit katalizör geliştirme noktalarının atomik ölçekli özelliklerin üzerinde sürekli kontrole doğru yolu. Birkaç önemli alan önümüzdeki on yıllık araştırma ve ticari kabulü tanımlamak olasıdır.

Sürdürülebilirlik ve Biyorenewable Feeds

Zeolitler, biyokütme aracının dönüşümüne giderek daha fazla uygulanır, örneğin, ehrin (aslıtlama) Znavunma ajansı olarak kullanılabilir.

Yenilenebilir alkanların Hidroişmanlardan gelen gelirler de incelenmektedir.Mumevcut malzemelerde yağ asitleri ve beslemenin yüksek moleküler ağırlığı. Hierarchical zeolites with large mesopores (>20 nm) özellikle bu sert molekülleri işlemek için uygundur ve Ptt-loaded malzemelerin gösterdiği zorluk, en az çatlaklarla mükemmel hale gelir.

C ⁇ Design and Machine Learning

İlk hesaplamalar (DFT) ve gelişmiş Monte Carlo simülasyonları şimdi UC Berkeley ve Münih Teknik Üniversitesi'nde tespit edilen gruplar tarafından tespit edilen binlerce varsayımsal zeolit topolojileri için tepki engellerini tahmin edebiliyor. Uluslararası Zeolit Association (IZA) yapısı veritabanı ve yüksek onaylayıcı tarama çabaları, UC Berkeley ve Münih Üniversitesi, henüz sentezlenen onlarca umut verici yapıya sahip.

Deneysel katalitik veriler üzerinde eğitilmiş makine öğrenme modelleri daha da optimizasyona yol açabilir. Örneğin, sinir ağları otomatik reaktör testi ve AI-yetersel ZSM-5 için en uygun Si /Al oranı ve mesopore boyutunu yıllarca sunabilmek için kullanılmıştır.

Situ Karakterizasyon ve Deactivation Mitigation

Gerçek zamanlı olarak elde edilen devrelerin, "hidrojen" olarak bilinen operando spektroskopi ile mümkün olabileceğini anlamak.En son çalışmalar, online ürün analizi ile bir araya geldiğinde, bu in situ hafif hidrojen kaldırılmasının büyük polimatik yatakları ile büyümeleri, büyük bir miktara kadar büyümeleri için çok daha fazla bilinen bir teknik tarafından baskılanabilir.

Benzer şekilde, 0,5C'nin kısa süreler boyunca reaktör sıcaklığı yükselterek, reklamcı yataklar ve tam aktiviteye dönüşler göstermiştir.Bu yaklaşım, xylene'deki geri dönüşümleri azaltmak için, 30-50°C'ye kadar reaktör sıcaklığı yükselterek, adsorbed ağır aromatics desorb'a geri döner.

Industrial ScaleUp ve Ticari Prospects

Birkaç şirket, alkylation için gelişmiş zeolit katalizörleri zaten ticarileştirdi ve örneğin, Albemarle'nin ALBIS teknolojisi, 2030 yılına kadar hiyerarşik bir zeolit Y'i aştı ve UOP (Honeywell) P-tzeolit ile birlikte PenexTM sürecini sunuyor.

Zorluklar özellikle maliyet azaltımı olarak kalır. Hierarchical zeolitler genellikle pahalı şablonlar veya birden fazla sentez adımlarını gerektirir. Ancak, son zamanlarda "yeşil" sintezler - biyokütsüz yöntemler kullanarak - yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş üretim maliyetlerini azaltır.

Zeolit katalizörlerinin yeni reaktör tasarımları ile entegrasyonu, membran reaktörleri (örneğin:0) situ) veya reaktif distillasyon sütunları ile kıyaslanması, enerji verimliliğini ve verimlerini artırabilir. Pilot- ölçekli çalışmalar zeolit membran reaktörleri ile yapılır:2).

Özetle, yukarıda açıklanan gelişmeler, yanlış sitelerde canlı bir yenilik dönemi işaret ediyor ve yüksek kaynak yakıtların ve petrokimyaların daha verimli üretimi, küresel hedeflerle uyum sağlamak için daha verimli bir şekilde optimize edilmiş malzemelerden hareket edeceklerdir.

Daha fazla okuma için, son kapsamlı yorumların [[0)Vogt et al. ()Kataliz )[Döneticileri ve bükücüler üzerinde) [Döneticileri [Döneticileri [Döneticileri [Döneticileri ► 5 )[Döneticileri [Döneticileri [Döneticileri)[Döneticileri ile)[Mülcelalize Edilmişler ve Orta Çağlar)