介孔高硅Y沸石的合成及催化裂化性能

編號(hào)：FTJS09401

篇名：介孔高硅Y沸石的合成及催化裂化性能

作者：崔文浩 朱大麗 譚涓 陳南 樊棟 王娟 韓晶峰 王林英 田鵬 劉中民

關(guān)鍵詞： 介孔沸石 FAU 合成 高硅Y沸石 流化催化裂化

機(jī)構(gòu)： 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

摘要： Y型沸石擁有三維十二元環(huán)孔道(孔徑0.74 nm)以及超籠結(jié)構(gòu)(直徑1.12 nm),在石油冶煉、石油加工、精細(xì)化學(xué)品合成以及新興生物油的煉制方面具有重要應(yīng)用.研究表明,隨著Y沸石骨架硅鋁比(SiO2/Al2O3,簡(jiǎn)稱SAR)提高,酸中心強(qiáng)度增加,酸密度降低,有助于抑制裂化反應(yīng)中積碳導(dǎo)致催化劑的失活,并提高催化劑活性;另外,隨著沸石骨架硅鋁比提高,Y沸石對(duì)應(yīng)熱/水熱穩(wěn)定性相應(yīng)增加,有利于保持催化劑長(zhǎng)周期使用性能.Y沸石的大孔結(jié)構(gòu)使其在工業(yè)應(yīng)用中有著顯著的優(yōu)勢(shì),然而對(duì)于大分子反應(yīng)物,反應(yīng)物與沸石內(nèi)部活性位點(diǎn)的接觸以及相應(yīng)的產(chǎn)物擴(kuò)散仍限制了其催化性能.介孔沸石同時(shí)具有微孔和介孔兩類孔道結(jié)構(gòu),可以克服微孔沸石有限孔徑尺寸帶來(lái)的傳質(zhì)限制,進(jìn)一步提高反應(yīng)性能.現(xiàn)在工業(yè)上應(yīng)用的高硅Y沸石均是通過(guò)酸脫鋁,水蒸汽輔助脫鋁等后處理方法獲得.雖然后處理過(guò)程可以提高沸石骨架硅鋁比,并引入適量的介孔結(jié)構(gòu),改善其在催化裂化反應(yīng)中的傳質(zhì)性能,但后處理過(guò)程工序復(fù)雜,耗時(shí)耗能,而且會(huì)形成脫鋁梯度,不利于其催化應(yīng)用.相對(duì)而言,直接合成介孔高硅Y沸石是最理想的途徑.本文以商用雙親性有機(jī)硅烷作為介孔模板劑,采用晶核、有機(jī)模板劑與低堿度協(xié)同作用(NOA-co)策略一步直接合成介孔高硅Y沸石(MSY).研究了投料硅鋁比、介孔劑加入量以及加入順序?qū)Υ呋�性能的影�?實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品的介孔孔容、外比表面積以及SAR隨著介孔劑加入量的增加而逐漸提高,當(dāng)介孔劑添加過(guò)量時(shí)無(wú)法得到純相.合成的介孔高硅Y沸石具有高SAR(9.8‒12.6)和介孔孔容(0.13‒0.22 cm3/g).選取SAR=10.7的介孔高硅Y沸石樣品(MSY10.7)進(jìn)行進(jìn)一步研究.掃描電鏡及透射電鏡結(jié)果表明,MSY沸石具有典型八面體形貌、豐富的晶內(nèi)介孔及優(yōu)異的熱/水熱穩(wěn)定性,晶粒中鋁分布均勻.與商用USY沸石相比,MSY沸石具有更多的強(qiáng)酸中心和更高的酸強(qiáng)度.選取大分子1,3,5-三異丙基苯的催化裂化反應(yīng)探究其催化性能.H-MSY10.7樣品因具有大的外比表面積和豐富的酸性位點(diǎn),在1,3,5-三異丙基苯催化裂化反應(yīng)中表現(xiàn)出高的催化活性、最慢的失活速率及最高的裂解深度.進(jìn)一步研究了MSY沸石在工業(yè)重油裂化反應(yīng)中的催化性能.以La改性的MSY10.7為活性組分,采用催化裂化催化劑制備方法制備了所需催化劑,經(jīng)800℃高溫老化處理后,MSY10.7基催化劑的催化性能較工業(yè)流化催化裂化(FCC)催化劑轉(zhuǎn)化率提高了7.64%,汽油收率提高了16.37%.綜上,本文一步法制備的介孔高硅Y沸石具有優(yōu)異的大分子裂化性能,為工業(yè)催化裂化催化劑的制備和性能提升提供了新方法新思路.