NaY分子筛制备及其表征

I海南大学毕业论文（设计）题目：改性NaY分子筛研究学号：20070124044姓名：葛敬辉年级：2007级学院：材料与化工学院系别：化工专业：化学工程与工艺指导教师：张永明副教授完成日期：2011年5月9日II摘要Y型分子筛是裂化催化剂的优良前驱体，其经改性后制备的催化剂广泛应用于催化裂化领域。因此，其改性技术一直是此领域的研究重点之一。本文利用原位晶化法制备了NaY分子筛微球；采用离子交换等方法对所制备微球进行改性，得到了改性Y型分子筛，分析了其化学组成及离子交换度，并考察了其使用性能。利用原位晶化法制备了NaY分子筛微球，并通过分析其晶化反应硅钠比，得到了其结晶度为34.3%。利用氢离子、铵根离子、稀土离子、磷离子等对上述微球进行离子改性，得到了改性Y型分子筛(HD-C催化剂)。利用常规化学分析方法，对其离子交换后母液中硅、铝、稀土等离子含量进行了分析，得到了催化剂组成及离子交换度,催化剂钠、稀土、铝、铁含量分别为0.28%、4.11%、36.24%、0.23%；总Na2O交换度达到96.0%。利用程序升温脱附法(TPD)考察HD-C及对比剂的酸特性，并对其选择性、活性、抗金属污染等使用性能进行了评价，HD-C总酸度达到3.16；老化4h时HD-C活性为69.6，QD为79.1,74.2；800℃，100%水蒸汽老化4小时，镍：钒(4:1)4000ppm污染量时，HD-C活性为55.7，QD活性为40.8；800℃，100%水蒸汽老化4小时时，HD-C选择性为88.72，QD选择性为85.97。结果表明，所制备的改性Y型分子筛能完全满足商用要求。关键词：Y型分子筛；晶化；离子交换；改性IIIAbstractY-typezeoliteissyntheticzeolite，itplaysanimportantroleincatalyticcrackingprocess.Sothemodificationhasbeenafocusofresearchinthisarea.ThisarticlewaspreparedNaYzeolitemicrospheresinsitucrystallization;thepreparedNaYzeolitemicrospheresweremodifiedbyionexchangemethod.Theirchemicalcompositionanddegreeofionexchangewereanalyzed,andtheuseofperformancewasinvestigated.NaYzeolitemicrosphereswerepreparedwithsitucrystallizationmethod,throughtheanalysisofcrystallinereactionofsilicathansodiumobtaineditscrystallinitywas34.3%.Usingofhydrogenions,ammoniumions,rareearthionsandphosphateionsandotherionsmodifiedmicrospheres,gotmodifiedzeoliteY(HD-Ccatalyst).Usingconventionalchemicalanalysisanalyzedsilicon,aluminumandrareearthioncontentofmotherliquorafterion-exchange,gotthecatalystcompositionanddegreeofionexchange.Thesodium,rareearth,aluminumandironcontentsofthecatalystwere0.28%,4.11%,36.24%,0.23%respectively,andthetotalexchangedegreereached96.0%Na2O.UsingTPDstudiedHD-C`sandcontrastagent`sacidproperties,anditsselectivity,activity,anti-metalpollutionwereevaluated.HD-C`stotalacidityreached3.16,activitywas69.6,selectivitywas88.72.TheresultsshowedthatthemodifiedYzeolitehadbeenfullymetthebusinessrequirements.Keywords:Y-typezeolite;Regent;Ionexchange;ModificationIV目录摘要............................................................................................................................IIABSTRACT...............................................................................................................III目录..........................................................................................................................IV1文献综述...................................................................................................................11.1引言......................................................................................................................11.2沸石分子筛概论.................................................................................................11.3沸石分子筛晶化机制.........................................................................................51.4沸石分子筛的改性.............................................................................................61.5沸石分子筛的性质及应用.................................................................................71.6Y型沸石分子筛..................................................................................................92实验部分.................................................................................................................122.1试剂与仪器.......................................................................................................122.2催化剂样品制备...............................................................................................132.3催化剂分析评价方法.......................................................................................162.4结晶度与离子交换度分析................................................................................172.5催化剂理化性质及性能评价...........................................................................233结论.......................................................................................................................30致谢...........................................................................................................................31参考文献.....................................................................................................................3311文献综述1.1引言1932年，Mc.Bain提出“分子筛(MolecularSieves)”概念，其指能在分子水平上筛分物质多孔材料。分子筛包含的内容比沸石更加广泛，但沸石是其最突出的代表，所以“沸石”和“分子筛”两个名词常常混用，常常指同一种物质[1]。沸石分子筛是一类架状构造的含水铝硅酸盐矿物，属于典型的多孔性无机材料[2]，广泛应用于洗涤剂工业、石油化学工业、精细化工、环境保护以及发展新功能材料等诸多领域[4]，其中尤以催化领域中的改性Y型分子筛(裂化催化剂)应用最为广泛。因此，作为裂化催化剂的优良前驱体的NaY型分子筛，其改性技术一直是此领域的研究重点之一。1.2沸石分子筛概论1.2.1分子筛概念分子筛，俗称沸石或沸石分子筛，是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，它是由SiO4四面体和AlO4四面体为基本结构单元，通过桥氧连接组成中空骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外，其还含有低价价态、大半径的金属离子和化合态水分子[5]。1.2.2分子筛种类分子筛按来源可分为天然沸石和合成沸石。天然沸石大部分来源于海洋或湖泊中的火山凝灰岩和沉积岩。目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，人们制备了大量的合成沸石，以弥补天然沸石在应用和质量上的缺陷(见表1.1)。常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X型，Y型分子筛；丝光型沸石(M型)；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由2分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。表1.1常见的合成沸石类型SiO2/AlO3组成比化学式孔径/ÅA≈2Na12[(AlO2)12(SiO2)12]·27H2O≈4X2~3Na86[(AlO2)86(SiO2)100]·264H2O