无模板剂小晶粒ZSM-5沸石合成及粒径控制

摘要

ZSM-5分子筛是一种具有独特的三维骨架孔道结构的择形分子筛,因其优良的水热稳定性、热稳定性、较强的酸度以及较好的择形催化能力,被广泛地应用于低碳烯烃深加工、烷基化、异构化、甲醇制汽油和轻烃芳构化等重要催化过程。ZSM-5分子筛能提高汽油辛烷值,增加产品中低碳烯烃含量,添加到FCC中的ZSM-5分子筛是其用途最多的一项。在石油化工行业的发展中,ZSM-5分子筛市场前景广阔。
　　 目前,ZSM-5分子筛仍以有机模板剂合成为主,开发更为廉价的、对环境友好的无有机模板剂合成ZSM-5分子筛的技术路线,并得到性能更加优异的ZSM-5分子筛成为ZSM-5分子筛发展的一条重要途径。
　　 本文以ZSM-5分子筛为晶种来合成ZSM-5分子筛,在合成过程中进行粒径控制,并将NaY母液引入合成体系以便实现NaY分子筛和ZSM-5分子筛联产的同时提高ZSM-5分子筛的催化性能。另外,ZSM-5的母液亦可以回收利用作为下次.ZSM-5分子筛合成的原料。在实验过程中有以下初步成果:
　　 (1)以ZSM-5分子筛为晶种成功合成出ZSM-5分子筛。ZSM-5晶种的加入,为凝胶成核提供了良好的晶面,加快了成核速率,短时间内形成大量晶核,缩短了ZSM-5分子筛的合成时间。另外,硅铝凝胶体系中的Na+在晶核形成过程中起到了模板剂的作用,有助于形成ZSM-5分子筛骨架初级结构进而形成晶核,Na’的浓度要适中,浓度偏低不利于成核,偏高会使得一部分硅酸根离子来平衡富余的钠离子所带正电荷,降低合成效率。
　　 (2)通过控制表面活性剂加入量、硅铝比以及添加NaY母液等条件得到了不同粒径的ZSM-5分子筛。其中,表面活性剂、NaY母液对分子筛粒径影响较大。在一定范围内,随着阴离子表面活性剂添加量的增大,分子筛粒径有变大趋势;NaY母液的加入使目的产物粒径减小。