用于制备沸石β的方法及其用图_2

文档序号:9815838阅读:来源:国知局
发明人之前的中国专利说明 书CN 1749162A中的组合模板更简单。
[0023] 根据本发明,合成的沸石β具有改进的性质。具体地,相比于常规沸石β,目前合成 的沸石β具有可相比的Si/Al比,高得多的BET表面积和高得多的孔隙体积以及优良的水热 稳定性,所有这些性质对于沸石β用于工业应用中是极为关键的。
[0024] 在本文中,发明人已发现根据本发明的沸石β尤其适于在用于烃类转化的催化剂 中使用,具体地,由于其特别高的比表面积和高孔隙体积,这种沸石β不仅可在用于加氢裂 化轻质烃类的催化剂中使用,还可在用于转化大分子烃类的催化剂中使用。
[0025] 因此,本发明也提供了一种包含目前合成的沸石β的烃类转化催化剂。更具体地, 烃类转化催化剂包含5_95wt %的耐火氧化物粘结剂、5-95wt %的根据本发明制得的沸石β, 和0.01-30wt%的催化活性金属,所有百分比均基于干燥催化剂的总量。
[0026] 关于本发明的烃类转化催化剂,粘结剂可为任意耐火氧化物。优选地,粘结剂选自 氧化娃、氧化铝、氧化娃-氧化铝和氧化钛。催化活性金属优选选自钼、妈、镍、钴、铂和钯。 [0027]本发明的烃类转化催化剂可以以本领域技术人员已知合适的任何方式(如通过共 研碎和挤出)制得。优选地,催化剂通过如下方式制得:共研碎或挤出根据本发明制得的沸 石β和粘结剂,随后用含有催化活性金属的溶液浸渍挤出物。最终催化剂通过随后的干燥、 煅烧和任选的硫化而获得。
[0028]本发明还提供了一种用于通过在本发明的烃类转化催化剂的存在下在升高的温 度和升高的压力下使烃类原料与氢接触而加氢裂化烃类的过程。这种过程的例子包括单阶 段加氢裂化、两阶段加氢裂化和连续流(series-flow)加氢裂化。
[0029] 根据本发明,加氢裂化过程可在250-500 °C的反应温度和3 X 106至3 X 107Pa,更优 选8X106至2.0 X107Pa的总压力(在反应器入口处)下常规进行。当加氢裂化过程在例如至 多1.2X107Pa的低压下进行时,其可称为'温和加氢裂化'。
[0030]可用于本发明的过程中的烃类进料可在广泛沸腾范围内变化。它们包括常压瓦斯 油、焦化瓦斯油、真空瓦斯油、脱沥青油、获自Fischer-Tropsch合成过程的石錯、长和短的 渣油、催化裂化的循环油、热裂化或催化裂化的瓦斯油,和任选地源自焦油砂的合成原油、 页岩油、渣油改质过程和生物质。也可使用各种烃油的组合。然而,通常最适用于本发明的 过程的原料为通过裂化或分馏处理原料而获得的轻质原料或馏分。这种原料包括常压和真 空瓦斯油、通过裂化过程而形成的瓦斯油、循环油,和类似沸腾范围的原料。原料的沸腾范 围通常为大约90-650 °C。
[0031] 此外,本发明也涉及利用目前合成的沸石β的大分子烃类转化,所述大分子烃类转 化包括聚乙烯的热解、苯与苄醇的烷基化(ABB)、苯甲醛与羟苯乙酮的缩合(CBH),以及苯酚 与叔丁醇的烷基化(APT)。
[0032] 对于大分子烃类转化,目前合成的沸石β可达到比常规沸石β高得多的催化活性和 转化率。例如,对于在两种沸石上的LDPE热解,当转化率为10%和50%时,目前合成的沸石β 的热解温度分别比常规沸石β的热解温度低60°C和23°C,据信这种改进是由于在目前合成 的具有复合孔隙结构的沸石β中存在介孔(参见图4)。
【附图说明】
[0033] 现在参照附图进一步描述本发明,其中:
[0034]图1显示了通过本发明合成的沸石产物的X射线衍射(XRD)图谱;
[0035]图2显示了通过本发明合成的沸石产物的等温氮气吸收-解吸曲线;
[0036]图3a_3d显示了通过本发明合成的沸石产物的ΤΕΜ图像,其中图3a和图3b为低放大 率图像,图3c和3d为高分辨率图像,且在图3b的左下部插入的是沸石粒子的电子衍射图像; [0037]图4显示了在β-MS(根据本发明的沸石β)和β(常规沸石β)上以及在无任何催化剂 的情况下(空白)转化率相对于Η)ΡΕ热解的温度的曲线,其中转化率由热重数据确定;和
【具体实施方式】
[0038]在本发明中,涉及如下测量:
[0039] Si/Al比通过PW1400X射线荧光光谱仪XRF分析确定;
[0040] XRD谱通过使用Cu Κα(λ=1,5418 Λ)辐射的Rigaku X射线衍射仪测得;
[0041 ] 等温氮气吸收-解吸曲线使用Micromeritics ASAP 2020M和3020M系统在-196°C 下测得,其中样品在测量之前在150°C下脱气10h;
[0042] ΤΕΜ图像在200kV下操作的JEOL JEM-2100F电子显微镜上和在300kV下操作的JE0L JEM-3010仪器上获得;
[0043] 介孔的孔隙尺寸分布使用Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型计算;且
[0044] 热重分析(TG)和示差热分析(DTA)以10°C/min的加热速率在空气中使用SDT Q600V8.2Build 100 仪器进行。
[0045] 现在参照具体实施例描述本发明,提供所述具体实施例仅为说明本发明,而不是 以任何方式限制本发明。
[0046] 实施例
[0047] 在该实施例中,所有的反应试剂具有工业级,其中:
[0048] 模板为购自Sigma-Aldrich Company,Ltd. (USA)的聚二稀丙基二甲基氯化铵(固 体含量为20wt%的水溶液,且分子量为1 X 105-2 X 105);
[0049] 娃源为购自Shenyang Chemical Co.的热解法二氧化娃;
[0050] 喊源为NaOH,错源为NaAl〇2,两者均购自 Sinopharm Chemical Reagent Co ·;
[0051 ] 苯、节醇、苯甲醛、2-轻苯乙酮、苯酸、叔丁醇和十二烧购自Aladdin Industrial Co(China);且
[0052] 低密度聚乙烯(LDPE)购自Alfa Aesar。
[0053] 具有复合孔隙结构的沸石邱勺合成
[0054]在该实施例中,根据本发明的沸石β的单晶通过使用PDADMA氯化物作为模板而合 成,其中作为Si02计算的硅源、作为阳离子PDADMA单体计算的模板,作为Α12〇3计算的铝源, 作为Na 20计算的碱源和Η20以45Si〇2/7.5PDADMA/Al2〇3/10Na20/2258H2〇的摩尔比使用。
[0055] 具体地,将0.08g NaA102和0.3g NaOH溶解于12.1mL去离子水中,然后添加 2.0g H)ADMA氯化物(基于固体含量为20wt %的水溶液计算),并持续搅拌约0.5h以形成澄清溶 液;然后,将〇.935g热解法二氧化硅添加至所述澄清溶液中,并持续搅拌12-24h以形成凝 胶;将所得凝胶转移至高压釜,以在约180°C下结晶约96h;最后,在室温下过滤所得结晶产 物,在约100 °C下干燥,并在约550 °C下煅烧约5h以去除模板,由此获得沸石产物β-MS。
[0056]产物的表征、确定和性质
[0057]分别测量沸石产物β-MS的XRD谱、等温氮气吸收-解吸曲线和TEM图像。具体地: [0058] XRD谱示于图1中。可以看出,所示图谱为典型的沸石β,因此,可以确定目前合成的 产物实际上为沸石β;
[0059] 等温氮气吸收-解吸曲线示于图2中。可以看出,等温氮气吸收-解吸曲线在0.50〈 Ρ/Ρο〈0.90的相对压力下显示出滞后回线,由此可确定在目前合成的沸石β中介孔的存在。
[0060] ΤΕΜ图像示于图3a-3d中,其中低放大率图像(图3a和3b)显示样品中明显的介孔, 因此进一步确定目前合成的沸石β具有复合孔隙结构;其中高分辨率TEM图像(图3c和3d)显 示在相同方向上极为有序的介孔,这与沸石邱勺单晶的特性良好一致,因此确定目前合成的 具有复合孔隙结构的沸石β为其单晶,此外,这方面可通过如下得以证实:在图3b的左下部 插入的沸石β粒子的电子衍射为单组衍射图谱,这表明沸石β粒子为单晶而不是纳米晶体聚 集体。
[0061] 最后,对于目前合成的具有复合孔隙结构的沸石β,通过进一步分析和测量获得如 下性质,即10.2的S
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