解析Y型沸石是在高嶺土什么樣的情況下產(chǎn)生的

時(shí)間：2014-05-07 10:16:33

作者：世邦機(jī)器

鄭淑琴等采用N2靜態(tài)吸附法和IR光譜法研究了高嶺土原位晶化合成Y型沸石過(guò)程中的孔結(jié)構(gòu)和沸石的形成過(guò)程。結(jié)果顯示，在原位晶化過(guò)程中，從天然高嶺土到晶化產(chǎn)物，孔結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，經(jīng)歷了一個(gè)從大孔到中孔發(fā)達(dá)的過(guò)程，高嶺土中原有的硅鋁氧化物結(jié)構(gòu)和位置發(fā)生了改變;在高嶺土加工技術(shù)中，焙燒微球在堿液的作用下，氧化硅從高嶺土中抽提出來(lái)，在原有位置上形成了發(fā)達(dá)的孔道結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在孔道的可接近表面上均勻地生長(zhǎng)出了Y型沸石;而且原位晶化過(guò)程是焙燒微球在液相組分中先轉(zhuǎn)變?yōu)楣桎X酸鈉凝膠，隨后硅鋁酸鈉凝膠逐步地轉(zhuǎn)變?yōu)閅型沸石。

在NaY沸石合成方面，有的技術(shù)以高嶺土為原料合成結(jié)晶度很高的沸石粉末，通過(guò)高嶺土加工合成過(guò)程中沸石不是負(fù)載在載體上;有的則對(duì)高嶺土材料成型后，再進(jìn)行晶化反應(yīng)，高嶺土中的部分成分轉(zhuǎn)化為NaY沸石，剩余部分作為負(fù)載沸石的載體，這種催化材料經(jīng)過(guò)離子交換等活化處理后，也稱(chēng)全白土型催化裂化催化劑，用于相關(guān)的催化反應(yīng)過(guò)程中。

孫書(shū)紅等介紹全白土型催化裂化催化劑基本的工藝路線是在堿性條件下，NaOH與經(jīng)過(guò)焙燒的高嶺土微球中的自由SiO2反應(yīng)，使SiO2溶解進(jìn)入液相，微球中的尖晶石和少量莫來(lái)石基本保留下來(lái)，形成堿抽提微球尖晶石(CLS)，原位Y型沸石晶體就生長(zhǎng)在微球表面和堿改性高嶺土的內(nèi)孔表面上，經(jīng)堿改性的這部分高嶺土作為催化劑基質(zhì)，具有許多與催化反應(yīng)相關(guān)的重要功能。這種基質(zhì)具有穩(wěn)定沸石組分的作用，同時(shí)可以稀釋沸石，提高其水熱穩(wěn)定性和耐磨性及孔隙率，使催化劑具有非常大的孔容和較好的再生能力，它所具有的大比熱容性能對(duì)于催化劑的再生、裂化期間的熱轉(zhuǎn)移和大規(guī)模催化裂化時(shí)所需的儲(chǔ)熱能力是非常重要的。

高嶺土微球經(jīng)高溫焙燒后含有尖晶石、莫來(lái)石等捕集重金屬鎳和釩的組分，提高了基質(zhì)活性和捕集重金屬的能力;高溫焙燒微球水熱晶化時(shí)其中部分SiO2和A12O3進(jìn)入液相，使微球表面形成了豐富的大孔，微球具有了非常理想的孔徑分布，Y型分子篩就生長(zhǎng)在微球微孔的內(nèi)外表面上，使其具有很好的原料油分子可接近性，增加了催化劑對(duì)重質(zhì)油大分子的裂化活性;原位結(jié)晶的產(chǎn)物中Y型沸石與基質(zhì)以類(lèi)似化學(xué)鍵的方式相結(jié)合，使高嶺土型FCC催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，所以這類(lèi)催化劑的活性、活性穩(wěn)定性、抗重金屬性能、渣油裂化性能、汽油選擇性能以及耐磨性能、再生性能等都很好。

楊責(zé)東等采用Taguchi實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化了以高嶺土為原料制備高硅NaY分子篩的理想合成參數(shù)，考察了硅溶膠的加入量、反應(yīng)體系的堿度、加水量以及晶化時(shí)間對(duì)NaY分子篩硅鋁比和結(jié)晶度的影響。結(jié)果表明，高硅NaY分子篩的理想合成條件是：反應(yīng)體系各組分的摩爾比為SiO2 :Al2O3 :Na2O:H2O=7.5:1.0:2.2:120，晶化時(shí)間為16h。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)合成樣品性能的影響較為顯著的因素是硅溶膠的加入量和堿度。采用X射線衍射、N2靜態(tài)容量吸附法和掃描電鏡對(duì)利用理想條件所合成樣品的硅鋁比、比表面積、孔分布以及表觀形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，以高嶺土為原料制備的NaY分子篩比參比樣品擁有更高的硅鋁比和更大的比表面積。

研究表明，高嶺土的產(chǎn)地、質(zhì)量不同，晶化合成Y型沸石催化劑的性能也有所不同。隨著原料高嶺土中無(wú)序度高的埃洛石含量增加，晶化產(chǎn)物結(jié)晶度提高，噴霧成型后的微球磨損指數(shù)上升，強(qiáng)度下降;反之亦然。因此，適于制備全白土型催化劑的原料高嶺土應(yīng)具有中等有序度。