一种介/微多级孔结构Y型分子筛制备方法与流程

文档序号:25599593发布日期:2021-06-22 17:19阅读:169来源:国知局

本发明涉及一种介/微多级孔结构y型分子筛制备方法,属于沸石分子筛制备技术领域。



背景技术:

当前,炼油工业普遍面临原料油日益重质化的难题,因此改善炼油催化剂酸性位的可接近性,进而改善其重油大分子裂化能力就显得尤为重要。y型分子筛是fcc催化剂和加氢裂化催化剂的重要组成部分。迄今为止,虽然新型多孔材料不断涌现,但y型分子筛因其成本低廉和后改性方式灵活多变等优点,使其仍是当前炼油催化剂用量最大的分子筛。因而,若能进一步提升其催化性能,将对炼油工业带来极大的效益。

y型分子筛的孔结构主要为微孔结构,因而对于重油催化裂化过程来说,改善其催化性能的关键在于充分利用其微孔择型性能好、活性高的同时,将介孔结构引入其骨架,以改善其微孔活性中心的可接近性,提高裂化产品的选择性。目前,将介孔结构引入y型分子筛骨架的方法种类繁多,这其中有水热方法(jcatal,1986,99:117;jcatal,1991,130:459)、氟硅酸铵或四氯化硅化学脱铝补硅法(jcatal,1986,101:132;jcatal,1990,126:532;physchemphys,2003,5:2145)、edta络合剂脱铝法(catallett,1993,19:159)等。然而,上述这些方法不但过程复杂,并且往往还需要用到有毒有害试剂,难以进行大规模化应用。

相对而言,采用碱抽提通过脱除y型分子筛骨架结构当中部分硅物种,进而在y型分子筛骨架结构产生相应的介孔结构的方法具有过程简单、环境友好的特点,具有更高的实际应用价值,已受到了广泛的关注(catalscitechnol,2011,1:879;microporousmesoporousmater,2012,148:151;cn201510698981.6;cn201811251207.0)。然而,常规碱抽提方法在抽提脱硅过程中,由于难以控制骨架脱硅的程度,介孔引入的效果往往不够理想,同时还会对y型分子筛的结构带来严重破坏,造成分子筛结晶度大幅下降(jcatal,2011,278:266)。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明的目的在于提供一种既可高效引入介孔、又能最大限度减少分子筛结构破坏的介/微多级孔结构y型分子筛制备方法。

本发明所述介/微多级孔结构超稳y型分子筛制备方法基于碱抽提原理,其制备方法包括如下步骤:

(1)将nay分子筛与去离子水混合、打浆,用稀盐酸调节浆液体系ph≈3-6,加入多元羧酸和含硼化合物,升温至60~95℃温度下持续搅拌反应0.5~5小时,加入水玻璃溶液,继续搅拌反应5-30分钟,然后过滤、洗涤、干燥后进行高温水汽超稳化处理。

(2)将(1)所得分子筛与去离子水混合、打浆,加入烷基磺酸钠盐,于50~85℃温度下持续搅拌反应0.5~3小时,然后过滤、洗涤、干燥和焙烧,即得所述介/微多级孔结构y型分子筛。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述多元羧酸可选自乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、枸椽酸、抗坏血酸等水溶性多元羧酸中的一种或几种,优选柠檬酸。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述含硼化合物可选自硼酸钠、偏硼酸钠、硼酸铵、偏硼酸铵、硼酸等水溶性无机含硼化合物中的一种或几种,优选硼酸。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述去离子水用量按质量计,可为nay分子筛干基质量的4~10倍。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述多元羧酸用量按质量计,可为nay分子筛干基质量的0.5%~10%,优选1%~5%。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述含硼化合物用量按b2o3质量计,可为nay分子筛干基质量的0.1%~10%,优选0.5%~5%。

本发明提供的制备方法,其中步骤(1)中所述水玻璃溶液用量按所含sio2质量计,可为nay分子筛干基质量的0.1%~10%,优选1%~5%。

本发明提供的制备方法,其中步骤(2)中所述去离子水用量按质量计,可为nay分子筛干基质量的5~10倍。

本发明提供的制备方法,其中步骤(2)中所述烷基磺酸钠盐可选自十六烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠和苯磺酸钠等烷基磺酸钠盐中的一种或几种,优选十二烷基磺酸钠。

本发明提供的制备方法,其中步骤(2)中所述烷基磺酸钠盐用量按质量计,可为nay分子筛干基质量的5%~50%,优选10%~30%。

本发明提供的制备方法,其中所述过滤、洗涤、干燥、焙烧和高温水汽超温化处理均为本领域通用工艺,无特别限制。

与当前基于碱抽提原理介/微多级孔结构制备方法相比,本发明提供方法具有如下特点:(1)在碱抽提处理前,采用酸抽提脱除nay分子筛结构当中的非骨架铝;并通过引入外加硅源(水玻璃)和酸性氧化硼,显著地促进了高温水汽超稳化处理过程中nay分子筛骨架的“脱铝补硅”过程。通过上述前处理过程,极大地提高了nay分子筛的骨架硅铝比,从而将十分有利于进一步的碱抽提脱硅引入介孔过程。(2)在碱抽提脱硅过程中,采用烷基磺酸钠盐代替常规使用的氢氧化钠等无机碱作为抽提碱源。相对于氢氧化钠钠等无机碱,水溶液中烷基磺酸钠盐的碱性相对温和,从而可在抽提脱硅高效引入介孔孔道的同时,尽可能的减少对nay分子筛骨架结构的破坏。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。

原料来源及规格

nay分子筛,水玻璃溶液(sio2:250克/升),均为山西腾茂科技股份有限公司自产,合格工业品;柠檬酸、硼酸、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠,国药集团,分析纯试剂。

样品的表征

样品的结晶度分析在日本rigaku公司生产的d/max-2200pc型x射线衍射仪上进行。x射线衍射仪工作电压为40kv,电流为20ma,cukα辐射,物相扫描角度5~50°,扫描速率为10(°)/min;结晶度扫描角度22.5~25.0°,扫描速率1(°)/min。

样品的比表面和孔体积参数测定在美国micromeritics公司生产的asap3000型n2吸附-脱附仪上进行。分子筛装填量为0.0600g左右,先经300℃抽真空脱气预处理8h,以除去分子筛中的水分和残留杂质,然后在液氮温度下进行吸-脱附操作。采用bet、t-plot等方法测定分子筛样品的比表面积、孔体积。

实施例1

本发明方法制备介/微多级孔结构y型分子筛

(1)将450克nay分子筛(干基)与4500克去离子水混合、打浆,用稀盐酸调节浆液体系ph≈4.5,加入13.5克柠檬酸和27.9克硼酸,升温至80℃温度下持续搅拌反应3小时,加入18毫升水玻璃溶液,继续搅拌反应10分钟,然后过滤、洗涤、干燥后进行高温水汽超稳化处理。

(2)将(1)所得分子筛与2700克去离子水混合、打浆,加入135克十二烷基磺酸钠,于55℃温度下持续搅拌反应3小时,然后过滤、洗涤、干燥和焙烧,即得所述介/微多级孔结构y型分子筛c1。

实施例2

本发明方法制备介/微多级孔结构y型分子筛

(1)将350克nay分子筛(干基)与2450克去离子水混合、打浆,用稀盐酸调节浆液体系ph≈3.5,加入3.5克柠檬酸和21.7克硼酸,升温至90℃温度下持续搅拌反应1小时,加入42毫升水玻璃溶液,继续搅拌反应20分钟,然后过滤、洗涤、干燥后进行高温水汽超稳化处理。

(2)将(1)所得分子筛与3500克去离子水混合、打浆,加入70克十二烷基磺酸钠,于70℃温度下持续搅拌反应1.5小时,然后过滤、洗涤、干燥和焙烧,即得所述介/微多级孔结构y型分子筛c2。

实施例3

本发明方法制备介/微多级孔结构y型分子筛

(1)将550克nay分子筛(干基)与2750克去离子水混合、打浆,用稀盐酸调节浆液体系ph≈5.5,加入27.5克柠檬酸和14.6克硼酸,升温至65℃温度下持续搅拌反应5小时,加入110毫升水玻璃溶液,继续搅拌反应30分钟,然后过滤、洗涤、干燥后进行高温水汽超稳化处理。

(2)将(1)所得分子筛与4400克去离子水混合、打浆,加入55克十二烷基磺酸钠,于85℃温度下持续搅拌反应0.5小时,然后过滤、洗涤、干燥和焙烧,即得所述介/微多级孔结构y型分子筛c3。

对比例1

采用专利cn201510698981.6实施例1提供方法制备介/微多级孔结构y型分子筛d1。

对比例2

采用专利cn201811251207.0实施例1提供方法制备介/微多级孔结构y型分子筛d2。

表1列出了不同介/微多级孔结构y型分子筛的理化性质。可以看出,与常规碱抽提方法制备样品相比,本发明方法制备的介/微多级孔结构y型分子筛样品均显示出了显著更高的介孔比表面、介孔孔体积和结晶度,充分说明了本发明方法优异的介孔构建效果。

表1不同分子筛样品的理化性质

当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。

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