USY的水热处理重构及孔结构与酸性能研究

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Y型沸石凭借优于无定形硅铝的酸性能以及价格便宜,催化活性高,酸性能易调节,开环能力优秀等优点,被广泛应用于催化裂化、加氢裂化和烷基化等过程。然而,一步水热合成的Y型沸石含有丰富的微孔结构,硅铝比低(硅铝比为2.5),热稳定性和水热稳定性差,介孔结构少,在物理结构上限制了重油反应物在孔内的扩散,阻止了一些大分子进入孔洞,使得一些大分子反应物不能接近催化反应中心,极端情况下甚至会导致反应停止。因此,直接合成的Y沸石(硅铝比为2.5)需要经过水蒸气处理,酸洗及碱洗来提高其水热稳定性,同时获得介孔,但是处理工艺造成大量洗脱铝流失,微孔比表面积有不同程度的下降,造成了极大的浪费。微孔比表面的下降,本质是沸石骨架结构的破坏,骨架铝原子脱出,Br(?)nsted酸性位点(BAS)减少,不利于催化裂化反应对沸石分子筛的需求。本文以水蒸气处理后的Y沸石为原料,以氢氧化钠为碱源,CTABr为介孔模板剂,通过调节晶化条件,获得不同介孔结构和硅铝比的Y沸石,通过XRD和N2吸-脱附对其进行物相分析和孔结构分析,考察其在不同碱源、时间、温度及碱度下的晶化规律。在此基础上选取两种碱度下的水热晶化Y沸石,对其介孔形成的方式进行了探讨,并考察了水热晶化Y沸石的水热稳定性和介孔形成方式对酸中心数量及分布的影响。通过改变晶化条件制备低硅多级孔USY,总结其晶化规律,结果表明:K+的引入导致沸石的骨架结构被完全破坏,原材料成为无定形的物质。以Na OH作为碱源时,样品的相对结晶度随着温度的提高而提高。晶化的最优时间和最优温度分别为24h和100℃,常温下晶化会发生骨架溶解现象,相对结晶度大幅下降。硅铝比的变化曲线表明,晶化碱度低于0.45M时,氢氧化钠浓度每提高0.1 mol,硅铝比下降速度为2,高于该浓度时,硅铝比下降速度为4.9。选取0.15M和0.45M碱度下晶化的Y沸石,对其孔结构及酸性能做进一步的探究。结果表明0.45M晶化后的样品弱酸量和强酸量大幅度增加,弱、中强B酸量和L酸增加明显,并且外比表面提高250%,中孔体积提高150%。水热晶化Y沸石表现出优秀的水热稳定性,在沸水条件下处理,其相对结晶度,比表面积以及孔体积没有发生明显改变。
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