Y型沸石拥有三维十二元环孔道(孔径0.74 nm)以及超笼结构(直径1.12 nm),在石油冶炼、石油加工、精细化学品合成以及新兴生物油的炼制方面具有重要应用.研究表明,随着Y沸石骨架硅铝比(SiO2/A12O3,简称SAR)提高,酸中心强度增加,酸密度降低,有助于抑制裂化反应中积碳导致催化剂的失活,并提高催化剂活性;另外,随着沸石骨架硅铝比提高,Y沸石对应热/水热稳定性相应增加,有利于保持催化剂长周期使用性能.Y沸石的大孔结构使其在工业应用中有着显著的优势,然而对于大分子反应物,反应物与沸石内部活性位点的接触以及相应的产物扩散仍限制了其催化性能.介孔沸石同时具有微孔和介孔两类孔道结构,可以克服微孔沸石有限孔径尺寸带来的传质限制,进一步提高反应性能.现在工业上应用的高硅Y沸石均是通过酸脱铝,水蒸汽辅助脱铝等后处理方法获得.虽然后处理过程可以提高沸石骨架硅铝比,并引入适量的介孔结构,改善其在催化裂化反应中的传质性能,但后处理过程工序复杂,耗时耗能,而且会形成脱铝梯度,不利于其催化应用.相对而言,直接合成介孔高硅Y沸石是最理想的途径.本文以商用双亲性有机硅烷作为介孔模板剂,采用晶核、有机模板剂与低碱度协同作用(NOA-co)策略一步直接合成介孔高硅Y沸石(MSY).研究了投料硅铝比、介孔剂加入量以及加入顺序对催化性能的影响.实验发现,产品的介孔孔容、外比表面积以及SAR随着介孔剂加入量的增加而逐渐提高,当介孔剂添加过量时无法得到纯相.合成的介孔高硅Y沸石具有高SAR(9.8-12.6)和介孔孔容(0.13-0.22cm3/g).选取SAR=10.7的介孔高硅Y沸石样品(MSY10.7)进行进一步研究.扫描电镜及透射电镜结果表明,MSY沸石具有典型八面体形貌、丰富的晶内介孔及优异的热/水热稳定性,晶粒中铝分布均匀.与商用USY沸石相比,MSY沸石具有更多的强酸中心和更高的酸强度.选取大分子1,3,5-三异丙基苯的催化裂化反应探究其催化性能.H-MSY10.7样品因具有大的外比表面积和丰富的酸性位点,在1,3,5-三异丙基苯催化裂化反应中表现出高的催化活性、最慢的失活速率及最高的裂解深度.进一步研究了MSY沸石在工业重油裂化反应中的催化性能.以La改性的MSY10.7为活性组分,采用催化裂化催化剂制备方法制备了所需催化剂,经800℃高温老化处理后,MSY10.7基催化剂的催化性能较工业流化催化裂化(FCC)催化剂转化率提高了7.64％,汽油收率提高了 16.37％.综上,本文一步法制备的介孔高硅Y沸石具有优异的大分子裂化性能,为工业催化裂化催化剂的制备和性能提升提供了新方法新思路.

介孔沸石;FAU;合成;高硅Y沸石;流化催化裂化

崔文浩;朱大丽;谭涓;陈南;樊栋;王娟;韩晶峰;王林英;田鹏;刘中民

中国科学院大连化学物理研究所,洁净能源国家实验室,甲醇制烯烃国家工程实验室,辽宁大连116023;中国科学院大学,北京100049;大连理工大学化工与环境生命学部,化学工程学院,催化化学与工程系,辽宁大连116024

催化学报

[1]崔文浩;朱大丽;谭涓;陈南;樊栋;王娟;韩晶峰;王林英;田鹏;刘中民-.介孔高硅Y沸石的合成及催化裂化性能)[J].催化学报,2022(07):1945-1954

石油冶炼,介孔沸石,微孔沸石,22cm3,MSY10

高硅,十二元,环孔,石油加工,精细化学品,化学品合成,生物油,炼制,重要应用,硅铝比,SiO2,A12O3,SAR,酸中心,积碳,失活,催化剂活性,水热稳定性,长周期,使用性能,工业应用,大分子,反应物,活性位点,催化性能,孔道结构,传质,反应性能,脱铝,水蒸汽,后处理方法,介孔结构,催化应用,相对而言,直接合成,商用,双亲,有机硅烷,晶核,有机模板剂,低碱度,NOA,co,投料,孔容,比表面积,加过,透射电镜,八面体,晶内介孔,晶粒,铝分布,USY,强酸,酸强度,异丙基,酸性位点,催化活性,最慢,重油裂化,La,活性组分,催化裂化催化剂,催化剂制备,制备方法,高温老化,老化处理,流化催化裂化,FCC,汽油,油收率,一步法,工业催化,性能提升,FAU

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