CN106927475A - β分子筛的制备方法及β分子筛的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种β分子筛的制备方法,包括如下步骤:将二氧化硅、偏铝酸钠、氢氧化钠、模板剂、氟化物和去离子水作为反应原料混合,得到反应胶体;将反应胶体进行微波处理;将上述所得产物发生水热反应,所得水热反应产品经过铵盐絮凝、洗涤、过滤及干燥,得到β分子筛。本发明相对常规水热合成β分子筛技术能够大大缩短合成时间,在保证微波快速合成β分子筛的前提下,产品性能优于单纯微波加热合成β分子筛。
Description
技术领域
本发明属于石油化工催化材料制备技术领域,特别涉及一种β分子筛的快速制备方法。
背景技术
β沸石是由美国Mobil石油公司于1967年研究开发的专利产品[USP3308069]。较早的报道β沸石具有优良催化性能是Mobil公司开发出β沸石的后续专利[EP0159846,EP0159847],公开了β沸石对烃类裂化和异构化具有优异的活性。90年代以来,随着对β沸石晶体结构的认识,对β沸石的合成及催化性能研究迅速展开,连篇累牍的报道了β沸石在在加氢、裂化、异构化、烷基化、烯烃水合、脱蜡和光催化等石油炼制和石油化工过程的众多催化反应中表现出的优异催化性能。由于它是目前世界上唯一一种具有三维十二员环孔道体系的高硅沸石,在孔径上和Y沸石相近,在孔结构上比ZMS-5沸石更加优越,集成了Y和ZSM-5的优点于一身,而且其硅铝比可在非常大的范围内调变,使得其酸性能和稳定性在一定程度上得以控制,这为其在功能化催化裂化催化剂中的应用提供了先决条件。常规水热合成β沸石时间一般在30小时以上,生产时间较长,生产效率较低。
微波是一种波长极短、频率极高的电磁波,波长1mm-1m,频率在300MHz-300GHz,位于红外光和无线电波之间。用于加热的微波频率一般固定在2450MHz或915MHz。微波加热的基本原理为:在外加交变电磁场作用下,物料内极性分子极化并随外加交变电磁场极性变更而频繁转向摩擦,使电磁能转化为热能。微波加热具有加热速度快、均匀,能量利用率高,绿色环保等特点。最突出的一点是,微波在合成纳米多孔材料中表现出了影响反应动力学和选择性的能力。利用微波对反应原料进行前期处理,可以很好地使物料解聚成胶,极大缩短成核时间,从而大大缩短合成时间,提高生产效率。
发明内容
本发明的目的是快速合成β分子筛,拥有较高结晶度和较丰富的孔结构,可以将其应用于裂化或异构反应催化剂中。
本发明公开一种β分子筛的制备方法,包括如下步骤:
(1)将二氧化硅、偏铝酸钠、氢氧化钠、模板剂、氟化物和去离子水作为反应原料混合,得到反应胶体;
(2)将反应胶体进行微波处理;
(3)步骤(2)所得产物发生水热反应,所得产品经过铵盐絮凝、过滤、洗涤及干燥,得到β分子筛。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述氟化物优选为NaF或NH4F。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述反应原料中氟化物与二氧化硅的摩尔比优选为0.01~0.15:1。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述反应原料中氟化物与二氧化硅的摩尔比优选为0.02~0.1:1。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述微波处理的处理温度优选为170~190℃,处理时间优选为0.5~6h。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述微波处理的处理温度优选为175~180℃,处理时间优选为1~2h。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述水热反应的反应温度优选为160~180℃,反应时间优选为0~30h。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述水热反应的反应温度优选为160~170℃,反应时间优选为5~15h。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述模板剂优选为TEAOH。
本发明所述的β分子筛的制备方法所制得的β分子筛优选在裂化或异构反应催化剂中的应用。
本发明所述的β分子筛的制备方法,其中,所述铵盐絮凝的铵盐优选为硫酸铵,铵盐添加量与产物质量比优选为1:1,搅拌后优选自然静止1h,然后优选用60℃去离子水充分洗涤、过滤,过滤产物优选在120℃下干燥4h,再优选经过550℃焙烧4h后得到β分子筛。
本发明具备如下有益效果:
本发明相对常规水热合成β分子筛技术能够大大缩短合成时间,在保证微波快速合成β分子筛的前提下,产品性能优于单纯微波加热合成β分子筛。
附图说明
图1为实施例2中合成材料的XRD谱图;
图2为对比例1中合成材料的XRD谱图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的工艺参数,通常按照常规条件。
在本发明中,对氟化盐并无特别限定,通常氟化盐可以列举为NaF(氟化钠)或NH4F(氟化铵),更优选为NaF。
氟化物的添加量:
在本发明中,对氟化物的添加量并无特别限定,通常氟化物与二氧化硅的摩尔比为0.01~0.15:1;如果氟化物与二氧化硅的摩尔比高于0.15:1,则会严重影响反应体系酸碱度,导致不能形成β分子筛或者晶化反应不完全,影响产品质量;如果氟化物与二氧化硅的摩尔比小于0.01:1,则不会有明显效果。。
微波处理的处理温度:
在本发明中,对微波处理的处理温度并无特别限定,通常微波处理的处理温度为170~190℃;如果处理温度高于190℃,则会导致可能形成杂晶,影响产品质量;如果处理温度低于170℃,则产品结晶度偏低。
微波处理的处理时间:
在本发明中,对微波处理的处理时间并无特别限定,通常微波处理的处理时间为0.5~6h;如果处理时间长于6h,则容易生成小晶粒低结晶度β分子筛晶体,也会影响产品质量;如果处理时间短于0.5h,则会导致产品结晶度偏低。
水热反应的反应温度:
在本发明中,对水热反应的反应温度并无特别限定,通常水热反应的反应温度为160~180℃;如果反应温度高于180℃,则会由于温度过高,可能形成杂晶,影响产品质量;如果反应温度低于160℃,则会导致产品结晶度偏低。
水热反应的反应时间:
在本发明中,对水热反应的反应时间并无特别限定,通常水热反应的反应时间为0~30h;如果反应时间长于30h,则由于时间过长,造成时间上的浪费,与常规水热合成相比没有优势;对于反应时间没有最短限制,足够长时间的微波辐射可以直接合成β分子筛,使得不再需要发生水热反应得到β分子筛。
所用原料性质为:
二氧化硅:粗孔硅胶,100-200目;
模板剂:TEAOH(四乙基氢氧化铵)溶液,有效浓度35%,氯离子浓度小于0.08%;
NaAlO2,NaOH,NaF等均为化学纯试剂;
H2O为实验室自制去离子水。
实施例1
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80g TEAOH溶液,加入0.13g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度170℃,维持15h,反应结束。再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-1。
实施例2
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度170℃,维持15h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-2。
实施例3
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入1.89g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度170℃,维持15h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-3。
实施例4
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至170℃,维持6h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度170℃,维持15h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-4。
实施例5
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至190℃,维持0.5h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度170℃,维持15h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-5。
实施例6
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度160℃,维持30h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-6。
实施例7
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。然后将上述微波处理后的产物转移至常规水热反应器中,反应温度180℃,维持10h,反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-7。
实施例8
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持2h。反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-8。
实施例9
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,加入0.63g氟化钠,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至微波反应器中,10分钟内升温至180℃,维持6h。反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-9。
对比例1
在60℃水浴中,加入去离子水11.43g,加入0.16g氢氧化钠,搅拌溶解。加入1.64g偏铝酸钠,加入37.80gTEAOH溶液,搅拌溶解。待降至室温后,加入18g粗孔硅胶,搅拌均匀,制得反应胶体。
其次,将上述制得的反应胶体转移至常规水热反应器中,反应温度140℃,维持16h,调整反应温度170℃,维持24h。反应结束。
再其次,用氯化铵对上述反应产物进行絮凝,添加量与产物质量比1:1,搅拌后自然静止1h,然后用60℃去离子水充分洗涤过滤,过滤产物在120℃下干燥4h,再经过550℃焙烧4h后得到β分子筛,记为β-对比1。
表1.实施例中系列β分子筛样品的相对结晶度及反应时间。
从表1中数据可以看出,利用本方法合成β分子筛,可以大大缩短合成时间,并且在合成所需时间减少的基础上,所得到的产品性能优于单纯微波加热合成β分子筛。
Claims (10)
1.一种β分子筛的制备方法,包括如下步骤:
(1)将二氧化硅、偏铝酸钠、氢氧化钠、模板剂、氟化物和去离子水作为反应原料混合,得到反应胶体;
(2)将反应胶体进行微波处理;
(3)步骤(2)所得产物发生水热反应,所得产品经过铵盐絮凝、洗涤、过滤及干燥,得到β分子筛。
2.如权利要求1所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述氟化物为NaF或NH4F。
3.如权利要求1所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述反应原料中氟化物与二氧化硅的摩尔比为0.01~0.15:1。
4.如权利要求3所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述反应原料中氟化物与二氧化硅的摩尔比为0.02~0.1:1。
5.如权利要求1所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述微波处理的处理温度为170~190℃,处理时间为0.5~6h。
6.如权利要求5所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述微波处理的处理温度为175~180℃,处理时间为1~2h。
7.如权利要求1所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述水热反应的反应温度为160~180℃,反应时间为0~30h。
8.如权利要求7所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述水热反应的反应温度为160~170℃,反应时间为5~15h。
9.如权利要求1所述的β分子筛的制备方法,其特征在于,所述模板剂为TEAOH。
10.权利要求1~9所述的β分子筛的制备方法所制得的β分子筛在裂化或异构反应催化剂中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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