甲苯歧化反应物与产物在ZSM系分子筛孔道中扩散特性的分子模拟

应用分子模拟技术,计算了甲苯歧化反应中的反应物甲苯、产物苯和二甲苯同分异构体与ZSM系分子筛(MFI(ZSM-5)、MEL(ZSM-11)、MTW(ZSM-12))的相互作用能,得到了扩散特性等信息。计算结果表明,分子扩散的难易程度受分子筛孔径和孔道结构的共同影响。MFI分子筛对于对二甲苯有很好的选择性;芳烃分子在其弯孔中的扩散能垒较直孔中的高,因此,倾向于在MFI分子筛的直孔中扩散。MEL分子筛孔径略小于MFI分子筛,各种芳烃分子的扩散能垒比在MFI分子筛孔道中的高;由于对二甲苯的扩散能垒远小于间二甲苯和邻二甲苯,因此MEL分子筛也表现出对于对二甲苯的较好选择性。MTW分子筛的孔径在三者中最大,各种产物分子的扩散能垒相差较小,对甲苯歧化反应产物的选择性不高。从3种分子筛对于对二甲苯的选择性而言,MFI与MEL相当,MTW较低。当分子筛孔径与扩散分子的动力学直径接近时,分子筛将表现出较好的择形催化性能。