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微细Y分子筛由于具有表面原子比例大,催化活性中心数目多,较高的晶内扩散速率等特点,在提高转化大分子能力、减少产物的二次裂化及降低催化剂结焦等方面,表现出比常规晶粒尺寸Y分子筛更为优越的性能,在FCC方面有广阔的应用前景。但是,目前由于对微细Y分子筛的结晶机理了解的不完全,缺乏对结晶过程的有效控制,产物依然存在粒径较大,粒度分布宽,结晶度和硅铝比低等问题。
本文采用晶种胶法合成NaY分子筛,利用X射线衍射和紫外-拉曼分析方法跟踪研究了晶种胶的陈化过程和反应凝胶的晶化过程。研究结果表明,晶种胶在室温陈化过程中出现NaY分子筛的四元环结构单元,但没有六元环出现,即陈化程中没有形成具有β笼结构特征的NaY沸石晶核;反应凝胶体系晶化2 h,固相虽然仍为无定形物,但其结构中已出现NaY分子筛的四元环结构单元;晶化4 h,开始生成NaY型分子筛晶相,固相的紫外-拉曼谱图中出现NaY分子筛特征的双六元环峰,而在整个晶化过程中液相中始终未检测到六元环的生成。对比研究了无晶种胶合成体系中固相的XRD及紫外拉曼谱峰的变化,在20 h内,凝胶体系始终未晶化。说明在晶种胶在陈化过程中虽然没有生成晶核,但是NaY分子筛的四元环结构单元起到了诱发成核的作用;晶核在固相中生成,在该合成条件下,NaY分子筛的晶化过程遵循固相成核机理。
在晶种胶法水热合成NaY分子筛的合成体系中添加非离子表面活性剂--吐温20,合成了微细NaY分子筛。实验结果表明,在NaY分子筛的水热合成体系中加入少量吐温20,可以明显降低产品的粒度,但是随着分子筛粒度的下降,其粒度分布变宽。这是由千吐温20的水溶性较差,在水中分散不好,不能充分发挥其作用。选择醇类溶剂为辅助添加剂,可以增大吐温20在水中的溶解度。本文考察了醇的种类、浓度及吐温--醇比对产物粒度和粒度分布的影响。研究结果表明,乙醇对吐温20的增溶效果较好,在一定配比条件下,可以有效控制微细NaY分子筛产物的粒度大小及分布。在nTween20/nat203=0.004,wTween20/WROH=25.0条件下可以得到平均粒径大小为330 nm,粒度分布区间为300-380 nm的微细NaY分子筛。
以二异丙苯的裂化反应考察不同晶粒大小NaY分子筛的催化裂性能。研究发现,粒径的降低对提高催化裂化性能是有利的,但随着粒径的降低分子筛骨架结构的稳定性下降。