_沸石的合成及其在裂化催化剂中的应用
改性高岭土在FCC(催化裂化)催化剂中的应用
改性高岭土在FCC（催化裂化）催化剂中的应用1酸碱抽提高岭土材料的应用随着原材料油的日趋重质化和劣质化,催化裂化催化剂要求具有更加合理的孔结构特点,以促进重油大分子的裂化,避开在催化裂化（FCC）反应过程中生成更多的焦炭；另外,催化剂还应当同时具有优良的抗重金属污染性能。
讨论发觉,酸碱抽提的高岭土用于重油FCC催化剂中特别具有优势。
聂海波等将酸处理高岭土用于渣油催化裂化催化剂,发觉其孔结构和裂化活性及焦炭选择性得到明显改善,刘从华等的讨论得到一致的结论。
以适量碱改性高岭土代替原高岭土制备裂化催化剂,同样发觉其重油转化本领加强。
酸碱改性的高岭土同时具有优良的抗重金属污染性能,对于在催化裂化过程中来自于原材料油的镍、钒等重金属具有很好的钝化捕集作用。
刘从华等讨论了酸、碱改性高岭土与重金属的相互作用,认为,裂化催化剂中改性高岭土具有抗钒和抗镍污染的原因在于,钒取代了硅和铝进入高岭土在高温焙烧过程中所形成的莫来石骨架中,从而被钝化,镍与碱改性高岭土作用,可生成一种更加稳定的新晶相NiAl10O16,使镍被钝化。
2高岭土合成沸石分子筛2.1合成机理采纳高岭土合成沸石,目前的讨论首先将高岭土进行高温焙烧。
依据焙烧温度的不同,650～900℃焙烧的高岭土为偏土,其中活性氧化铝的含量高,活性氧化硅的含量低；900℃以上焙烧的高岭土为高土,其中活性氧化硅的含量高,活性氧化铝含量低。
在碱性条件下,高土或者偏土中的氧化硅和氧化铝溶解,作为沸石合成的或全部硅源,进行结构重排合成具有不同结构的沸石。
DeepakAkolekar等在NaOH和KOH的碱性体系中,将挤条成形的偏高岭土晶化合成X沸石,提出了合成机理,认为偏土转化为X沸石有两个阶段:第一阶段,偏土在碱性体系中溶解,转化为硅铝酸盐；第二阶段,在挤条成型物内沸石成核、晶体成长,沸石晶体首先在条形物的大孔边缘形成,提高反应时间,在条形物内部晶化反应速率加快,沸石含量及表面积提高,条形物最初的大孔消失,沸石晶体相互连接,晶化结束后,条形物仍保持原有的形状。
沸石的作用原理及应用
沸石的作用原理及应用前言沸石是一种具有特殊结构和化学性质的矿石，由于其独特的吸附和离子交换能力，被广泛应用于多个领域，包括环境保护、化工、石油等。
本文将介绍沸石的作用原理及其常见应用。
作用原理沸石的作用原理主要包括吸附和离子交换两个方面。
1.吸附作用沸石因其多孔性和大比表面积，具有很强的吸附作用。
其孔径大小和表面电性可调节，可以选择性地吸附特定大小和电性的分子。
通过吸附作用，沸石可以去除空气中的有害气体、调节湿度、净化水源等。
2.离子交换作用沸石具有离子交换能力，通常以钠离子（Na+）为主要交换离子。
当沸石中的钠离子被其他离子替换时，会发生吸附和释放热效应。
通过离子交换作用，沸石可以去除水中的有害离子，例如硬水中的钙离子。
应用领域沸石由于其独特的作用原理，被广泛应用于以下领域：1.环境保护–空气净化：沸石可以去除有害气体，如甲醛、苯等有机物，净化室内空气质量。
–水处理：沸石可以去除水中的重金属离子、氨氮等有害物质，使水质变得清洁。
2.化工–吸附剂：沸石可以用作吸附剂，用于分离和纯化混合物中的有机物，如石油和化学品。
–催化剂：沸石可以作为催化剂的载体，用于催化石油加工中的重整、裂化等反应。
3.石油–分离剂：沸石可以用于石油中的分离和提纯，如分离正构烷烃和异构烷烃。
–干燥剂：沸石可以吸附石油中的水分，减少水分对石油产品的腐蚀作用。
4.其他应用–动物饲料：沸石可以用作动物饲料的添加剂，帮助消化、吸收营养。
–土壤改良剂：沸石可以改善土壤的通气性和保水性，提高土壤的肥力。
结论沸石作为一种具有特殊结构和化学性质的矿石，具有吸附和离子交换的作用原理。
由于其作用原理的优势，沸石在环境保护、化工、石油等领域得到了广泛应用。
随着科技的发展和应用需求的增加，沸石的应用前景将更加广阔。
催化裂化催化剂的研究与应用
催化裂化催化剂的研究与应用催化裂化催化剂是石油化工领域中不可或缺的一种重要催化剂，广泛应用于液体油品、炼油催化裂化、合成气制法等多个领域。
该种催化剂是一种复杂的非均相催化剂，其对于石油产品优化和环境保护方面起到了极为重要的促进作用。
本文将对催化裂化催化剂的研究和应用进行概述。
催化裂化催化剂为固体催化剂，其主要成分是沸石(zeolite)、稀土氧化物、铝氧化物和硅氧化物等多种化合物的复合物。
催化裂化催化剂的研究主要包括催化剂的形貌、组成、酸碱性等方面。
其中，沸石的形貌对于催化剂的催化活性和选择性有着重要的影响。
研究表明，沸石晶体的孔径尺寸以及外表面的形貌等都会影响催化剂的选择性和反应速率。
而催化剂中的稀土氧化物和铝氧化物等助剂则能够增强催化剂的反应活性，提高催化剂的选择性，降低生产成本和节约能源等，广泛应用于石油化工生产中。
催化裂化催化剂在石化工业领域中应用广泛。
音乐中，常用勤能够将重质原油中的长链烃分子剥离，分解为较轻的芳烃、烷烃、烯烃等组成，并产生汽油、柴油等高附加值油品。
此外，催化裂化催化剂还广泛应用于合成气制法、脱氮除硝催化剂等多个领域。
3. 催化裂化催化剂的发展趋势近年来，随着石化工业的不断发展，催化裂化催化剂的研究趋向于多向化发展，涉及到催化剂的性能和成本两个方面。
一方面，随着环保法规和市场需求的提高，研究人员将着重于提升催化剂的选择性，并控制产物的碳五环含量等。
另一方面，研究人员将致力于提高催化剂的活性、耐高温性、抗中毒性和寿命等，以降低生产成本并实现可持续发展。
结语催化裂化催化剂是石油化工领域中不可或缺的一种重要催化剂，其研究和应用是石化工业的重要组成部分。
随着环保法规和市场需求的提高，研究人员将继续致力于催化裂化催化剂的研究和开发，并为我们的生活和环境质量做出贡献。
a型沸石结构式 -回复
a型沸石结构式-回复沸石是一种具有特殊结构的矿物，常用于吸附分子、催化反应和分离成分等领域。
其中，A型沸石作为最常见且重要的一种沸石类型，具有广泛的应用前景。
本文将从A型沸石的结构、合成方法、吸附特性以及应用等方面一步一步回答有关问题。
一、A型沸石的结构A型沸石是一种四面体沸石，其骨架主要由硅氧四面体和铝氧四面体组成。
硅氧四面体中的一个氧原子与一个铝氧四面体中的铝原子共享，形成了六元环结构，这种六元环的连接方式使得A型沸石具有较大的通道系统。
二、A型沸石的合成方法A型沸石的合成方法主要包括水热合成、溶胶-凝胶法和模板法等。
水热合成是最常用的合成方法之一，通常利用硅源和铝源与碱性溶液在高温高压条件下反应生成。
而溶胶-凝胶法则通过将硅源和铝源在溶胶状态下混合，并随后凝胶化形成沸石骨架。
模板法则是利用有机分子或无机分子作为模板，在其周围形成沸石骨架。
三、A型沸石的吸附特性A型沸石具有良好的吸附性能，其通道系统能提供大量的活性吸附位点。
其骨架内的阳离子层能吸引负离子和极性分子，因此对水分子和氨分子等具有极性的物质表现出较强的吸附能力。
此外，A型沸石还具有较高的热稳定性和化学稳定性，能在高温和酸碱环境中保持其结构和吸附性能。
四、A型沸石的应用1. 吸附分离：A型沸石的大量孔结构和高吸附能力使其成为理想的吸附剂。
可以应用于废水处理、气体分离和金属离子吸附等领域。
2. 催化剂：A型沸石具有丰富的酸性和碱性位点，可用于各种催化反应，如石油加工中的裂化反应和异构化反应等。
3. 分子筛剂：A型沸石能根据不同分子的尺寸和极性来筛选分离物质，可应用于气体分离和液体层析等领域。
4. 药物缓释：由于A型沸石孔道与尺寸适应性强，可将药物吸附于其孔道内，并通过控制吸附速度和释放速度实现药物的缓释效果。
综上所述，A型沸石作为一种重要的沸石类型，具有独特的结构、较好的吸附性能和广泛的应用前景。
它在吸附分离、催化反应和分子筛剂等领域发挥着重要的作用，对于解决环境保护和能源开发等问题具有重要意义。
催化剂在工业生产过程中的应用与优化
催化剂在工业生产过程中的应用与优化催化剂是一种能够促进或改变化学反应速率的物质。
在工业生产过程中，催化剂广泛应用于各种化学合成、石油加工、环境保护等领域。
其作用是通过提供新的反应路径或者降低活化能，加快目标反应的进行，从而提高生产效率和产物纯度。
本文将介绍催化剂在工业生产过程中的应用，并探讨如何优化催化剂的效果。
一、催化剂在化学合成中的应用1. 有机合成催化剂：有机合成是许多化学工业过程的核心。
催化剂在有机合成中起到引发并加速化学反应的重要作用。
例如，铂催化剂常用于合成有机酸和醇，以及氧化反应。
钯催化剂则被广泛应用于有机合成中的氢化和交叉偶联反应。
通过选择合适的催化剂，可以实现高效、高选择性的有机合成过程。
2. 化工合成催化剂：化工合成过程中，催化剂的应用得到了广泛应用。
例如，氧化铝催化剂在异丁烷加氧过程中扮演着重要角色，产生丁酮和丁烯。
另外，催化裂化是石油工业中常见的过程，通过加热和催化剂的作用，将重质石油分解成高级烃。
二、催化剂在石油加工中的应用石油加工是现代工业生产中不可或缺的一部分。
催化剂在石油加工过程中的应用主要包括裂化、重整和加氢。
1. 催化裂化：催化裂化是将原油中的长链烃分解成较短链烃的过程。
这涉及到催化剂的选择和设计，以提高产物的分布和选择性。
常见的催化裂化催化剂包括沸石催化剂和金属催化剂。
沸石催化剂在催化裂化中起到分子筛的作用，帮助控制碳链的长度和产物选择性。
金属催化剂则可以促进裂解反应的进行。
2. 催化重整：催化重整是将低价的烃类转化为高级芳烃和烯烃的过程。
这旨在提高石油产品的质量和附加值。
催化重整过程中常使用铂-铝氧化物催化剂，该催化剂能够促进烃类的分子重排，生成具有较高活性的芳烃和烯烃。
3. 催化加氢：催化加氢是将石油原料中的硫、氮和氧化物还原为对环境和使用设备无害的物质的过程。
通过加氢反应可以大幅度减少有害气体的排放，同时提高石油产品的品质。
常见的催化加氢催化剂包括钼-铝氧化物和镍-硫化物催化剂。
催化裂化催化剂的研究与应用
催化裂化催化剂的研究与应用催化裂化是一种重要的炼油工艺，其主要目的是将原油中的长链烃分子通过催化剂的作用裂解成更加有价值的短链烃分子。
催化裂化技术在炼油工业中具有广泛的应用，可以提高炼油产物的质量，并且有效地提高了炼油产品的产率。
而催化裂化催化剂的研究与应用则是催化裂化技术能够持续发展的重要保障。
一、催化裂化催化剂的研究现状催化裂化催化剂是催化裂化技术中最为关键的部分，其性能直接影响着催化裂化的效率和产品质量。
目前，催化裂化催化剂主要包括酸性固体催化剂和贵金属催化剂两大类。
酸性固体催化剂是催化裂化技术中使用最为广泛的催化剂，其主要成分包括硅铝酸盐和沸石等。
这类催化剂具有良好的酸性和孔道结构，可以有效地裂解重质原油中的长链烃分子。
近年来，随着炼油工业对产品质量要求的提高，科研人员对酸性固体催化剂的研究也在不断深入。
通过提高催化剂的酸性和表面积，优化催化剂的孔道结构等手段，使得酸性固体催化剂在催化裂化中的性能得到了显著提升。
贵金属催化剂是近年来催化裂化领域的一个研究热点。
与传统的酸性固体催化剂相比，贵金属催化剂具有更高的催化活性和选择性，可以实现更加精确的烃分子裂解，得到更加高品质的裂化产品。
目前，科研人员主要将贵金属催化剂应用于催化裂化技术中的深度加工环节，通过与酸性固体催化剂的结合使用，可以实现更加高效的原油加工和产品提纯。
二、催化裂化催化剂的应用现状催化裂化催化剂的应用主要体现在炼油工业中的实际生产中。
目前，国内外的炼油企业对催化裂化催化剂的应用已经非常成熟，可以实现从原油到成品油的高效加工转化。
在实际生产中，催化裂化催化剂的应用主要体现在以下几个方面：1.原油加工：催化裂化催化剂可以将重质原油中的长链烃分子裂解成较为轻质的烃类化合物，提高了成品油的产率，并且显著提高了成品油的质量。
在炼油厂的原油加工装置中，催化裂化催化剂是实现高效加工的关键。
2.产品提纯：通过催化裂化技术，可以将原油中的硫、氮、金属等杂质去除，得到更加纯净的成品油产品。
y型沸石催化剂 -回复
y型沸石催化剂-回复Y型沸石催化剂是一种常用的固体催化剂，具有广泛的应用领域。
本文将从Y型沸石催化剂的定义、结构和制备方法、催化机理以及应用领域等方面进行详细介绍。
一、定义Y型沸石是指一种具有特殊晶体结构的沸石，属于常见的Zeolite（沸石）之一。
Y型沸石由硅酸铝和钠离子等组成，具有大孔结构和均匀的分子筛特性。
在催化反应中，Y型沸石催化剂能够提供有效的酸碱中心，促进化学反应的进行。
二、结构和制备方法Y型沸石催化剂的基本结构是由席夫环构成的平面六元环相连而成的三维骨架结构。
在骨架结构中，硅酸铝和钠离子交替排列，形成Y型沸石的结构。
制备Y型沸石催化剂的方法一般有水热法和气相法两种。
1. 水热法：将硅酸铝和钠离子混合悬浮在含有合适浓度的氢氧根离子溶液中，在一定的温度和压力条件下进行水热反应，形成Y型沸石结晶。
通过调节反应条件和添加助剂等手段，可以控制Y型沸石的晶体尺寸和孔径分布。
2. 气相法：将硅酸铝和钠离子溶液喷雾于高温下，通过蒸发和热解等反应得到Y型沸石。
这种方法相对较快且适用于大规模生产。
三、催化机理Y型沸石催化剂的催化机理主要涉及两个方面：分子吸附和催化反应。
1. 分子吸附：Y型沸石催化剂的孔道结构具有特定的尺寸和形状，能够选择性地吸附特定分子。
分子在孔道内通过物理或化学吸附与催化剂的酸碱位相互作用，形成活性物种，为后续的催化反应提供条件。
2. 催化反应：分子进入Y型沸石孔道后，与催化剂表面的酸碱中心发生反应，如酸催化脱氢、碱催化裂化等。
这些催化反应能够使底物分子发生结构改变，生成产品或中间体。
四、应用领域Y型沸石催化剂在化学工业中具有广泛的应用领域。
1. 石油化工：Y型沸石催化剂广泛应用于石油加工过程中，用于催化裂化和重整等反应，可提高石油产品的质量和收率。
2. 环保领域：Y型沸石催化剂用于废水处理和气体净化等环保领域。
比如，可用于催化氨水脱硝、VOCs催化氧化等处理过程。
3. 化学合成：Y型沸石催化剂可用于有机合成反应，如醇的脱水、烯烃的加氢等。
沸石的作用
沸石的作用导言沸石是一种非常常见的矿石，其具有广泛的应用领域。
本文将重点介绍沸石的作用、分类和应用领域。
通过了解沸石的特性和优势，我们可以更好地利用沸石的作用。
沸石的定义与分类定义沸石是一种天然矿物，其主要成分为硅酸盐。
它的晶体中包含着微孔和通道，能够吸附和释放分子。
沸石的特殊结构使得它在吸附、催化和离子交换等方面具有独特的作用。
分类根据沸石的化学成分和结构特征，可以将沸石分为多种类型，包括美洲沸石、非洲沸石、欧洲沸石和亚洲沸石等。
其中，欧洲沸石和亚洲沸石是目前应用最广泛的两类沸石。
沸石的作用吸附作用沸石的微孔和通道结构为其提供了优异的吸附能力。
沸石可以通过吸附作用去除空气中的有害物质，如甲醛、氨、苯等有机挥发物。
在环境保护领域，沸石还可以用于废气处理、水质净化等方面。
催化作用由于沸石的特殊结构，它可以作为催化剂的载体，提供更大的表面积和活性位点，从而增强催化反应的效率。
沸石在石油加工、化工合成等行业的催化过程中起到重要作用。
例如，沸石可以催化脱硫、裂化、重整等反应，提高产品的质量和产量。
离子交换作用沸石的结构中的阳离子可以被其他阳离子取代，实现离子交换。
这个过程被广泛应用于水处理领域。
沸石可以去除水中的铵离子、钠离子等，从而改善水的质量。
此外，沸石还可以作为催化剂的固定床材料，用于各种化学反应的离子交换过程。
沸石的应用领域环境保护沸石的吸附作用使其在环境保护中有广泛应用。
例如，沸石可以作为空气过滤材料，去除有害气体和颗粒物。
此外，沸石还可以用于废水处理、土壤修复等方面，净化环境。
工业催化沸石作为催化剂的载体，广泛用于石油化工、化学合成等工业领域。
它可以提高催化反应的效率和选择性，加速反应速率和产物生成。
水处理沸石的离子交换作用使其成为重要的水处理材料。
沸石可以去除水中的有害离子，改善水的质量和口感。
此外，沸石还可以用于水中金属离子的回收和分离等方面。
医疗保健沸石在医疗保健领域也有一定应用。
沸石可以用于制备药用吸附剂，如中药饮片、中药颗粒等。
稀土改性L沸石在烃类催化裂化催化剂中的应用
摘 要 ：采用 离子交换 的方法制备了一系列复合稀土 （ Ｉ 及 ｃ ） 量分数 不同 的稀 土改性 超稳 Ｌ沸 石 （ Ｅ Ｕ Ｌ ， Ｒ ． 含 Ｊ ａ ｅ质 Ｒ ． Ｓ ） 以 Ｅ Ｕ Ｌ沸石替代质量分数为 ５ Ｓ ％的 Ｒ Ｕ Ｙ作 为催化裂化催化剂的活性组分 ， ＥＳ 用标 准轻油微反 活性试验 （ Ｔ） 价 了其催化 性 ＭＡ 评
文章 编号 ： ２ ３２ ０ （０ ７ ０ －３２０ ０ ５ －４ ９ ２０ ） ３０ ０ －６
稀 土 改性 Ｌ沸石在 烃类 催 化裂 化 催化 剂 中的应 用
霍 全 ， 李 强 徐 庆虎 涛 潘惠芳 ， ，窦 ，
（ ．太原理工 大学精细化工研究所 ，山西 太原 ０ ０ ２ ；２ １ ３ ０ ４ ．中国石油大学 （ 北京） 化学科学 与工 程学 院，北京 １２ ４ ） ０ ２ ９
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｌｅＲＥ— Ｌ （ ｌ ａｓａ ｌ ｅ ｌｅ Ｌ ｍｏ ｉ ｅ ｙ ｒｒ ａｔ ｏ ｓ ｓｒ ｃ ：Ｚ ｏｉ ＵＳ ｔ ｕｔ ｔｂｅ ｚ ｏｉ ｄｆ ｄｂ ａｅ ｅ ｒ ｉｎ ）ｗｉ ｉ ｒｎ ｏ ｔｎｓｏ ｏ ． ｒ ｔ ｉ ｈ ｔ ｄ ｅ ｔｃ ｎｅ ｔ ｆｃ ｒ ｈ ｎ
能， 并同单一稀土元素改性 Ｕ Ｌ沸石进行了对 比。结果表明 ， Ｓ 一定量 的复合稀土 改性 Ｕ Ｌ沸石 的催化性 能优于单 一稀土 （Ｊ Ｓ Ｉ ａ
y型沸石催化剂
y型沸石催化剂Y型沸石是一种常用的催化剂，具有广泛的应用领域。
它是一种以硅铝骨架为基础，中心孔道为Y型沸石结构的晶体结构，具有优异的分子筛性能和催化活性。
本文将对Y型沸石催化剂的特性、制备方法及应用进行探讨。
一、Y型沸石催化剂的特性Y型沸石具有许多独特的特性，这使得它成为一种理想的催化剂。
首先，Y型沸石具有高度的晶体结构稳定性和化学稳定性，能够在高温和高压下保持良好的性能。
其次，Y型沸石具有较大的孔径和孔容，有利于吸附和扩散分子。
另外，Y型沸石具有较高的比表面积和孔道率，能够提供更多的活性位点，增加反应活性。
二、Y型沸石催化剂的制备方法目前，制备Y型沸石催化剂的方法主要包括水热合成法和离子交换法。
水热合成法是通过将合适的硅铝源与碱性溶液进行反应，在高温高压下形成Y型沸石晶体。
离子交换法则是将一些阳离子交换剂或氢离子交换到沸石的孔道中，再通过热处理脱除交换剂，得到Y型沸石催化剂。
此外，还可以采用后处理方法对Y型沸石催化剂进行改性，以提高其催化性能。
三、Y型沸石催化剂的应用Y型沸石催化剂在许多工业领域中得到了广泛的应用。
例如，它可以作为裂化催化剂在石油炼制中用于重油的裂解和芳烃的生产。
此外，Y型沸石催化剂还可以用于汽车尾气处理中的催化转化，能够有效地降低有害气体的排放。
此外，Y型沸石催化剂还可以应用于化学合成中的催化反应，例如氧化、加氢和脱氢等反应。
Y型沸石催化剂的广泛应用得益于其优异的催化性能。
首先，Y型沸石具有高度的活性和选择性，能够实现高效催化转化。
其次，Y型沸石催化剂具有良好的抗中毒性和抗积碳性能，能够减少催化剂的失活。
另外，Y型沸石催化剂还具有较长的使用寿命，能够降低催化剂的更换频率和成本。
总结：Y型沸石催化剂是一种具有广泛应用前景的催化剂，其特性优异，制备方法多样，应用领域广泛。
随着科学技术的不断发展，Y型沸石催化剂在能源、环境保护和化学合成等领域的应用将会得到进一步的拓展。
我们有理由相信，Y型沸石催化剂将在未来发挥更大的作用，为社会的可持续发展做出更多的贡献。
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β沸石的合成及其在裂化催化剂中的应用李 丽,潘惠芳,李文兵(石油大学化工学院CNPC 集团公司催化重点实验室,北京102200)[摘要]采用水热法合成β沸石并进行了表征,比较了β沸石标样、自制β沸石和工业β沸石试样的各项物化指标。
考察了裂化催化剂中引入β沸石对催化活性和产品分布的影响,对USY 沸石与ZSM -5、β沸石两种或多种沸石复配作为活性组分的裂化催化剂进行了较全面的评价和比较。
结果表明:β沸石引入裂化催化剂能明显提高裂化活性并降低积碳的生成,能增加异构烯烃(i C 4=+i C 5=)和汽油的产率,提高汽油辛烷值。
USY 、ZSM -5和β沸石三者复配作为活性组分可提高裂化催化剂的综合指标,(i C 4=+i C 5=)产率较参比催化剂提高1150%,汽油产品辛烷值(RON )提高2105。
[关键词]β沸石;裂化催化剂;MAT 活性指数;比积碳;辛烷值[文章编号]1000-8144(2002)03-0170-05 [中图分类号]TQ 424125 [文献标识码]A[收稿日期]2001-06-05;[修改稿日期]2001-10-15。
[作者简介]李丽(1972-),女,河北省沧州市人,博士,电话010-********,电邮lili @ 。
β沸石具有独特的三维孔道结构[1～3],且具有结构稳定、耐酸和抗结焦性好等特点[4,5],因此在加氢裂化、异构化、烷基化和烯烃水合等多种石油化工过程中表现出良好的催化性能。
目前国内外对β沸石在裂化催化剂中的应用研究报道较少[6～8],且多数集中在将β沸石引入催化剂活性组分以得到多产烯烃(i C 4=+i C 5=)的裂化催化剂方面。
对β沸石引入裂化催化剂后,催化剂活性、抗结焦性及产品分布等方面系统化的研究报道很少。
本工作采用水热晶化法合成β沸石并考察了其物化性能。
将β沸石作为活性组分引入裂化催化剂中,系统研究了β沸石的引入对裂化催化剂催化性能和产品分布的影响,并将自制β沸石、ZSM -5沸石、工业产品β沸石分别和USY 沸石复配,或两种以上的沸石复配作为活性组分,对各催化剂进行了评价和分析比较。
1 实验部分111 β沸石的制备原料:粗孔硅胶、四乙基氢氧化铵(TEAOH ,1115mol/L )均由抚顺石油三厂催化剂厂提供,工业级;铝酸钠(上海东龙化工厂,实验试剂,Al 2O 3质量分数不少于43%);氢氧化钠(北京化工厂,分析纯,质量分数不少于9610%);去离子水,自制。
合成方法:按一定摩尔比和加入顺序投料并充分搅拌,将反应物全部转移至不锈钢反应罐中,密封后在烘箱中恒温或分段升温静置晶化12～24h 。
晶化完成后,以去离子水洗涤产品至p H 为8～9,110℃干燥2h 得β沸石原粉。
112 表征方法晶相和相对结晶度测定采用北京大学青鸟BDX3200型X 射线粉末衍射仪,Cu K α辐射,管电压36kV ,管电流20mA ,晶相确定的扫描范围2θ为6°～42°,扫描速率4°/min 。
相对结晶度测定的扫描范围2θ=2012°～2418°,扫描速率015°/min ;β沸石标样由抚顺石油三厂催化剂厂提供;Na 2O 含量测定采用上海分析仪器厂生产的6400-A 火焰光度计进行测定;硅铝摩尔比采用化学分析法测定;表面酸强度分布采用氨吸附的程序升温脱附(N H 3-TPD )法;比表面积和孔体积采用ASAP 2405型自动物理吸附仪,用氮吸附和静态容量法进行测定。
晶体形貌采用CAMBRID GE S -360型扫描电子显微镜和OXFORD 公司生产的Link ISIS 型能谱仪进行测定,扫描电压20kV ,放大8000倍。
113 热稳定性和水热稳定性研究利用北京光学仪器厂生产的PCT -2型热重-差热天平对3种β沸石做热分析曲线,得到各试样的晶格破坏温度;将3种β沸石试样压片,550℃焙烧2h 以提高其强度,破碎至16～80目,然后在780℃、100%水蒸气条件下处理4h 。
将水热处理后的试样用XRD 方法测定结晶度,并与水热处理前相比较,以考察各试样的水热稳定性。
114 裂化催化剂的制备将USY 沸石和β沸石或ZSM -5沸石复配作为裂化催化剂的活性组分,以苏州高岭土为基质,铝溶胶为粘结剂,按一定比例混合打浆,在万转搅拌机上高速搅拌,然后将试样烘干、焙烧,破碎为16～80目的颗粒。
将各试样在780℃水热中处理4h ,即得裂化催化剂试样。
USY 、ZSM -5沸石和铝溶胶均由周村催化剂厂提供,β沸石工业产品由催化剂厂提供。
115 催化性能评价采用标准轻油微反方法对催化剂的催化性能进行评价。
用直馏轻柴油(235～337℃馏分)为原料油,反应温度460℃,进油时间70s ,进油量(1156±0102)g ,剂油质量比312。
用3420色谱仪及FID 测定,经轻油微反活性实验(MA T )后收集油中的汽柴油组成。
反应后催化剂上的积碳采用无锡高速分析仪器厂生产的HV -4B 微机碳硫自动分析仪测定。
色谱法(Al 2O 3+KCl 填充柱)测定汽油产品的组成和辛烷值(RON )。
用惠普6890增强型色谱工作站进行气体产品的组成分析。
2 结果与讨论211 3种β沸石性质的比较自制β沸石、β沸石标样和工业产品β沸石的XRD 谱图见图1,3β沸石的SEM 照片见图2,其主要物化指标见表1。
图1 3种β沸石的XRD 谱图Fig.1 XRD spectra of three kinds of β-zeolite samples. 由图1可见,自制β沸石与β沸石标样的XRD谱图能很好地吻合,说明自制β沸石结晶良好,没有杂晶。
从图1还可看出,工业β沸石产品明显有ZSM 系列沸石的杂晶生成,晶相不纯。
由图2可见,β沸石标样的晶粒较小,晶粒基本呈椭球形,颗粒大小较均匀。
自制β沸石的晶粒比标样大,晶粒呈立方体形和椭球形两种,颗粒大小不太均匀。
β沸石的工业试样晶粒也大于标样,且有的晶粒结成团块状。
Standard sample β2zeolite Lab 2synthesized β2zeolite Industrial β2zeolite 图2 3种β沸石的SEM 图Fig.2 SEM photographs of three kinds of β-zeolite samples.表1 3种β沸石的主要物化指标Table 1 The main physico -chemical properties of three kinds of β-zeolite samplesItemStandard sampleβ-zeolite Lab -synthesized β-zeolite Industrial β-zeolite XRD relative crystallinity/%108109>90n (SiO 2)/n (Al 2O 3)27176～2928～29w (Na 2O )/%011401250115BET surface area/m 2・g -1590567448Porous volume /m 3・g-1014150136701305Distribution of surface acidity (NH 3-TPD method )/mmol ・g -1 Weak acid 115511870177 Medium acid 113901700129 Strong acid 012001270102 Total acid311421841108Crystal lattice destruction temperature/℃113012281232Reservation percentage of relative crystallinity 3 after 4h hydrothermal treatment at 780℃/%851185418544169 3Reservation percentage of relative crystallinity =the relative crystallinity after hydrothermal treatment/relative crystallinity before hydrothermaltreatment ×100%. 由表1可见,自制β沸石的Na2O含量较高,比表面积与β沸石标样相近,孔体积介于β沸石标样和工业试样之间,而β沸石工业产品的比表面积和孔体积均最小。
从表面酸强度分布来看,β沸石标样的总酸量最大,中强酸较多而强酸较少;自制β沸石的总酸量稍低于β沸石标样,但弱酸量较大;工业β沸石试样各种强度的酸量均较低,不足自制β沸石酸量的50%。
从3种β沸石的晶格破坏温度和水热后的相对结晶度保留率数据可知,自制β沸石的热稳定性与工业β沸石产品接近,晶格破坏温度均超过1200℃。
而β沸石标样的热稳定性稍差但水热稳定性较好。
自制β沸石的相对结晶度保留率高于工业β沸石约10%。
综合评价自制β沸石的各项物化性能指标都优于β沸石工业产品,与β沸石标样接近。
212 引入β沸石对裂化催化剂性能的影响以全USY沸石作为活性组分的裂化催化剂试样为参比样,分别以ZSM-5沸石、工业产品β沸石和自制β沸石部分取代USY沸石作为催化剂的活性组分,或将两种以上的沸石复配作为活性组分,而催化剂中沸石的总量保持不变。
采用MA T反应对催化剂性能进行评价,实验结果见表2。
表2 MAT反应评价各种催化剂性能的结果Table2 MAT result of cracking catalysts with active components of different compositionsSample No.123456Composition of active component(mass ratio)1)USYUSY∶ZSM-5=5∶1USY∶β=5∶1USY∶β=4∶2USY∶β(industrial)=4∶2USY∶β∶ZSM-5=4∶1∶1MAT Activity/%631716119274163761275919468170 Y ield of gas2)/%131021318313171111971216314118 Y ield of(i C4=+i C5=)/%116821592126212521483117 Y ield of gasoline/%461913819050107511464118847150 Coke/mg・g-1513324130341630411564127541470 Specific coke3)813696194861204514497113261507 β-zeolite of catalysts No.3,4and6are lab-synthesized samples. 1)The mass content of zeolite in cracking catalysts is30%. 2)Y ield=mass of product/mass of reactant×100%. 3)Specific coke=coke amount×100/MAT activity. 由表2可见,比较1、2、3号催化剂的评价结果可以看出:当以等量的ZSM-5沸石和β沸石分别部分取代USY沸石时,与1号参比样相比,裂化催化剂中引入ZSM-5沸石能明显降低比积碳,异构烯烃(i C4=+i C5=)产率(相对于原料)提高0191%,但MA T活性指数下降,汽油收率比参比样下降8%;而当催化剂中引入等量β沸石时,MA T活性指数提高10%以上,异构烯烃(i C4=+i C5=)和汽油产率都有所提高,且比积碳明显下降,所以3号催化剂(USY 沸石和β沸石复配)综合评价指标明显优于2号催化剂(USY沸石和ZSM-5沸石复配)。