NaY晶种自组装合成Y/MCM-41复合材料的制备、表征及催化应用

摘要

针对原油变重、变劣和中间馏分油需求不断增加的现状,以传统裂化催化剂Y型分子筛为原料,采用晶种自组装法,水热合成出大比表面、高热稳定性和孔结构分布合理的Y/MCM-41复合分子筛材料,以期实现重油大分子的高效催化转化。
　　 通过商业NaY分子筛预处理条件、复合分子筛陈化和晶化各因素的调控控制分析所得产物的结构和性能。利用X射线衍射(XRD)、低温N2吸脱附、透射电镜(TEM)、吡啶吸附红外(PY-IR)和核磁共振(NMR)等技术对复合分子筛的结构与性能进行了表征。结果表明,在适宜的合成条件下,通过NaY晶种自组装不仅可以合成出比表面较高的Y/MCM-41复合分子筛,而且所得产物具有较好的热和水热稳定性。合成体系在各个阶段的碱度及母液中的投料硅铝比是影响分子筛晶型和结构的主要因素,碱度提高有利于NaY的二次生长,但目的介孔MCM-41难以在高碱度环境下良好组装。不同的碱处理溶液也对产品的复合结构及硅铝物种的配位形式有重要影响。比较发现,采用Na2SiO3溶液进行处理可以得到以NaY为核、MCM-41为壳的复合分子筛,而采用NaOH处理得到的多数为附晶生长的产物。此外,在一定范围内提高模板剂浓度可以提高NaY的相对结晶度。产品中B酸主要来自Y型分子筛,而采用较高浓度碱处理溶液合成的产品L酸含量更高。
　　 为得到性能优化的Y/MCM-41复合分子筛,在单因素考察的基础上分别以NaOH和Na2SiO3溶液为碱处理体系进行了五因素四水平的正交实验,进一步得到最优化的合成条件。以VGO为原料油考察了微介复合材料作为USY助剂的催化裂化性能。结果表明,微介复合助剂的引入有利于重油大分子的催化裂化,提高重油转化率,增加了液化气收率。