延长石油集团具有完善的炼油和石油化工产业链，未来随着集团向高端综合化工企业转型发展，需要进一步提高碳氢资源的转化效率、提高原料利用率、丰富产品种类，将会配套建设更多的高端化工产业技术，而分子筛作为碳氢资源高效转化的重要催化剂组分，高性能特种分子筛产品的研发和生产，对集团未来转型发展意义重大。

   ZSM-5是一类重要的分子筛产品，ZSM-5分子筛独特的结构，赋予其极好的催化活性、择形性和热稳定性，在炼油和石油化工体系的FCC催化裂化、芳烃烷基化、芳构化、环保处理等众多反应中得到广泛的研究和应用。然而随着石油化工和精细化工反应中大分子及液相反应的增多，对沸石分子筛催化性能的要求越来越高，而早期ZSM-5材料固有的局限性如其孔道狭窄和单一、晶貌杂乱、扩散阻力较大等因素，越来越不能满足要求。

   考虑到众多催化反应是受扩散控制的反应，为了减小扩散阻力，也为了掌握分子筛合成方法，本项目主要开展了小晶粒ZSM-5分子筛、中空型ZSM-5分子筛、小晶粒ZSM-5分子筛快速、窄分布ZSM-5分子筛的合成技术研究，开发具有自主知识产权ZSM-5分子筛合成新技术。研究过程中形成了小晶粒ZSM-5分子筛合成、小晶粒ZSM-5分子筛的快速合成法、中空型小晶粒ZSM-5分子筛一步制备法、窄分布小晶粒ZSM-5分子筛的制备方法等特色技术。在研究过程中，项目组从载体ZSM-分子筛合成入手。通过对合成条件的优化筛选及影响因素考察，我们根据小晶粒ZSM-5分子筛的合成需求，通过筛选原料和合成配方，确定主要以铝酸钠为铝源、正硅酸乙酯为硅源、四丙基氢氧化铵为模板剂，采用对合成液控制形成再水热法晶化的制备策略，研究了小晶粒ZSM-5分子筛的形成及其相关影响因素；通过调节合成液和晶化条件，研究了不同晶粒大小ZSM-5分子筛的制备。

   本项目在ZSM-5的研发过程中，形成了两方面的重大创新点：分别为一步法中空小晶粒ZSM-5分子筛合成技术和小晶粒ZSM-5分子筛的快速合成技术。本项目所开发的一步合成中空小晶粒ZSM-5分子筛的技术，方法简单、合成成本低，合成ZSM-5分子筛具有单晶中空结构，晶粒尺寸可达300nm，孔壁厚度只有20-30nm。开发的小晶粒ZSM-5分子筛的快速合成技术，在晶化时间1小时以内，可以快速合成分子筛晶粒呈单分散状态、粒径分布均匀、大小约为200-300nm小晶粒ZSM-5分子筛。该小晶粒ZSM-5分子筛快速合成技术，省时节能，流程简单，无任何外加添加剂消耗，合成的分子筛产品质量好，所以该技术尤其对ZSM-5的工业化生产意义重大，通过本技术的实施应用，可以降低ZSM-5的合成时间、减少能耗和物耗、节能环保、适应性广，能够在保证ZMS-5产品品质的同时，降低生产成本，提高经济效益。

以自主合成的ZSM-5分子筛为载体，应用于甲烷芳构化反应，在西北大学和碳氢高效利用技术研究中心联合设计建造的循环流化床反应装置上进行评价，其结果表明，合成的308C-14催化剂，反应时间120分钟，甲烷转化率大16%-19%，芳烃总选择性达85%以上，催化剂的甲烷转化率、苯和芳烃选择性及稳定性达到国际先进水平。同时以开发的中空型ZSM-5分子筛负载杂多酸作为催化剂，在一定温度下，进行模拟汽油脱硫反应评价，结果表明所合成的催化剂均具有良好的反应活性和稳定性，实验结果表明2小时后，DBT的脱除率可以达到100%。通过在甲烷无氧芳构化和汽油脱硫实验中的应用测试，证明了本技术合成的空壳ZSM-5分子筛具有潜在的广泛应用领域，其优异催化反应性能和稳定性，能为延长石发展清洁能源技术提供有力高性能催化剂产品支撑。期间项目组进行了SAPO-34分子筛的合成研究。作为一种沸石分子筛，SAPO-34分子筛的这些应用主要受到分子筛孔道尺寸、孔道类型和形貌的影响。分子筛形貌的控制对催化领域应用的影响尤为重要，由于存在扩散速率的差异，使得催化剂的颗粒形状可以有效的影响最终催化产物的分布。其外，SAPO-34分子筛还具有较好的热稳定性、水热稳定性和强的抗结炭能力。由于其独特的骨架结构和优异的理化性能使其成为国内外研究的重点，也是目前唯一的工业化生产和使用的MTO工艺催化剂。

   项目组经过技术攻关，最终成功合成出单晶SAPO-34分子筛、小晶粒SAPO-34分子筛、片晶SAPO-34分子筛、球型SAPO-34分子筛等产品。经过对合成的SAPO-34分子筛催化剂进行MTO反应评价，结果表明，反应活性在整个测试周期内保持在十分稳定的水平，甲醇转化率达99.4%，低碳烯烃的选择性达84%，结果优于目前工业生产指标。在进一步进行中试放大研究的基础上，本项目所合成的SAPO-34催化剂具备替代现使用催化剂的能力。延长石油集团每年催化剂消耗约 1200吨，花费约2亿多。因此如果能自主生产SAPO-34分子筛催化剂，可以为延长石油节约大笔的催化剂采购经费，更为重要的是能够使得延长石油掌握MTO的关键催化剂生产技术，提高催化剂保障能力，为延长石油发展煤化工产业奠定坚实的基础。