RU2789423C1 - Method for producing micro-mesoporous mtw/mcf material with hierarchical structure - Google Patents
Method for producing micro-mesoporous mtw/mcf material with hierarchical structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789423C1 RU2789423C1 RU2022123334A RU2022123334A RU2789423C1 RU 2789423 C1 RU2789423 C1 RU 2789423C1 RU 2022123334 A RU2022123334 A RU 2022123334A RU 2022123334 A RU2022123334 A RU 2022123334A RU 2789423 C1 RU2789423 C1 RU 2789423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- taken
- aqueous solution
- zeolite
- template
- mtw
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области получения микро-мезопористого материала MTW/MCF с иерархической структурой. Микро-мезопористые материалы могут найти свое применение в качестве адсорбентов, катализаторов кислотно-катализируемых процессов, например, крекинга, изомеризации длинноцепочечных алканов и др.The present invention relates to the field of obtaining micro-mesoporous material MTW/MCF with a hierarchical structure. Micro-mesoporous materials can find their application as adsorbents, catalysts for acid-catalyzed processes, such as cracking, isomerization of long-chain alkanes, etc.
Уровень техникиState of the art
Микро-мезопористые материалы широко применяют в нефтехимической промышленности в качестве адсорбентов, катализаторов, молекулярных сит и т.д. благодаря устойчивым физико-механическим свойствам, относительной дешевизне получения, особенностям строения пористой структуры и содержанию кислотных центров, на которых происходит более глубокое превращение сырья. Варьирование условий синтеза микро-мезопористого материала позволяет получать материалы с заданными свойствами - морфологией, составом, площадью поверхности, размером и объемом пор, количеством кислотных центров и т.д.Micro-mesoporous materials are widely used in the petrochemical industry as adsorbents, catalysts, molecular sieves, etc. due to stable physical and mechanical properties, relative cheapness of production, structural features of the porous structure and the content of acid sites, on which a deeper transformation of raw materials occurs. Varying the conditions for the synthesis of micro-mesoporous material makes it possible to obtain materials with desired properties - morphology, composition, surface area, pore size and volume, number of acid sites, etc.
В некоторых процессах нефтехимического синтеза применение цеолитов с микропористой структурой обладает рядом ограничений. В частности, в процессе изомеризации алканов, направленного на получение их изомеров - сырья для бензиновой или дизельной фракции - селективность реакции по целевым продуктам может быть недостаточно высокой. Это обусловлено особенностями структуры, морфологическими свойствами и размером пор применяемых катализаторов, что напрямую влияет на экономические показатели производства.In some processes of petrochemical synthesis, the use of zeolites with a microporous structure has a number of limitations. In particular, in the process of isomerization of alkanes, aimed at obtaining their isomers - raw materials for gasoline or diesel fractions - the selectivity of the reaction for the target products may not be high enough. This is due to the peculiarities of the structure, morphological properties and pore size of the catalysts used, which directly affects the economic performance of production.
Решение данной проблемы - разработка новых микро-мезопористых материалов, которые по своим характеристикам пригодны для применения в качестве основы катализаторов селективного превращения длинноцепочечных алканов в их изомеры. The solution to this problem is the development of new micro-mesoporous materials, which, according to their characteristics, are suitable for use as the basis of catalysts for the selective conversion of long-chain alkanes into their isomers.
Из уровня техники известен способ получения композитного материала Y/SBA-15 (СN103100399В, опуб. 04.01.2015). Способ заключается в приготовлении раствора соединения кремния в водном растворе соляной кислоты и перемешивании до прозрачного раствора (раствор 1). Затем темплат, в качестве которого используют диэтаноламин, растворяют в воде при перемешивании (раствор 2). Далее проводят синтез микропористого цеолита в интервале температур 350-650°С, Р = 0.5-3 МПа в течении 1-6 часов. В дальнейшем синтезируемый микропористый цеолит применяют в качестве затравочного материала. Затем полученные растворы 1 и 2 смешивают, добавляют приготовленный ранее затравочный микропористый материал, и перемешивают. Проводят гидротермальную обработку полученной смеси при 70-150°С в течении 24-72 часов, затем фильтруют, промывают, высушивают при 50-120°С в течении 6-12 часов. Однако, данным способом получают композитный материал с размерами пор 5-6 нм. В известном способе применяют диэтаноламин для получения мезофазы SBA-15, однако по литературным данным (Amit Katiyar, Santosh Yadav, Panagiotis G. Smirniotis, Neville G. Pinto «Synthesis of ordered large pore SBA-15 spherical particles for adsorption of biomolecules», Journal of Chromatography A, 2006, V. 1122, I. 1-2, Pages 13-20. DOI: 10.1016/j.chroma.2006.04.055) для синтеза мезопористого SBA-15 в качестве темплата применяют только Р123.From the prior art, a method for producing a composite material Y/SBA-15 (CN103100399B, published on 01/04/2015) is known. The method consists in preparing a solution of a silicon compound in an aqueous solution of hydrochloric acid and stirring until a clear solution (solution 1). Then the template, which is used as diethanolamine, is dissolved in water with stirring (solution 2). Next, the synthesis of microporous zeolite is carried out in the temperature range of 350-650°C, P = 0.5-3 MPa for 1-6 hours. Subsequently, the synthesized microporous zeolite is used as a seed material. Then the resulting
Из уровня техники известен способ получения композита ZSM-5/MCF (CN107032367В, опуб. 15.01.2019), заключающийся в синтезе материала MCF, его карбонизации, и применении карбонизирующего материала в качестве затравки для синтеза микро-мезопористого ZSM-5/MCF. Способ заключается в приготовлении комплекса MCF-Р123. Для этого смешивают водный раствор темплата Р123 и водный раствор соляной кислоты, перемешивают полученный раствор до гомогенного состояния. Затем добавляют 1,3,5-триметилбензол и перемешивают до полного его растворения. Далее добавляют соединение кремния (тетраэтилортосиликат) и выдерживают до образования геля, т.е. проводят состаривание. После состаривания полученный раствор фильтруют и высушивают при комнатной температуре для образования комплекса MCF-Р123. Затем к полученному комплексу MCF-Р123 добавляют серную кислоту, перемешивают и высушивают. После высушивания коричневое вещество помещают в трубчатую печь и в токе аргона высокой частоты проводят карбонизацию при 900°С со скоростью нагрева 1°С/мин для получения твердого карбонизированного комплекса MCF-Р123 черного цвета. Для синтеза мезопористого ZSM-5/MCF смешивают водный раствор гидроксида тетрапропиламмония, воду, пропанол и перемешивают в течении 5 часов до получения прозрачного раствора. В полученный раствор добавляют карбонизированный комплекс MCF-Р123 и перемешивают в течении 1 часа. Проводят фильтрование, твердое вещество (осадок) высушивают и измельчают. Затем проводят паровую кристаллизацию при 160°С в течении от 0 до 48 часов, затем твердое вещество высушивают и отжигают при 550°С со скоростью нагрева 2°С/мин, далее проводят ионный обмен. Однако, данный способ очень трудоемок. Помимо получения затравочного комплекса MCF-Р123, его дополнительно карбонизируют при высокой температуре равной 900°С с применением серной кислоты, что требует дополнительного времени и создает дополнительную нагрузку на оборудование. Для проведения паровой кристаллизации необходимо оборудование, дополнительно снабженное емкостью для воды.A method for producing a ZSM-5/MCF composite (CN107032367B, published on January 15, 2019) is known from the prior art, which consists in the synthesis of the MCF material, its carbonization, and the use of a carbonizing material as a seed for the synthesis of micro-mesoporous ZSM-5/MCF. The method consists in preparing the MCF-P123 complex. To do this, an aqueous solution of the P123 template and an aqueous solution of hydrochloric acid are mixed, the resulting solution is stirred until a homogeneous state. Then add 1,3,5-trimethylbenzene and stir until it is completely dissolved. Next, a silicon compound (tetraethylorthosilicate) is added and kept until a gel forms, i.e. carry out aging. After aging, the resulting solution is filtered and dried at room temperature to form the MCF-P123 complex. Then sulfuric acid is added to the resulting MCF-P123 complex, mixed and dried. After drying, the brown substance was placed in a tube furnace and carbonized at 900° C. at a heating rate of 1° C./min under high frequency argon to obtain a black solid carbonized complex MCF-P123. For the synthesis of mesoporous ZSM-5/MCF, an aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, water, propanol are mixed and stirred for 5 hours until a clear solution is obtained. The carbonized complex MCF-P123 is added to the resulting solution and stirred for 1 hour. Filtration is carried out, the solid (precipitate) is dried and crushed. Steam crystallization is then carried out at 160° C. for 0 to 48 hours, then the solid is dried and annealed at 550° C. with a heating rate of 2° C./min, followed by ion exchange. However, this method is very labor intensive. In addition to obtaining the seed complex MCF-P123, it is additionally carbonized at a high temperature of 900°C using sulfuric acid, which requires additional time and creates an additional load on the equipment. For carrying out steam crystallization, equipment is required, additionally equipped with a water tank.
Из уровня техники известен способ получения материала ZSM-5/MCF (D. Trong On and S. Kaliaguine «Acid zeolite coated mesoporous aluminosilicates», Studies in Surface Science and Catalysis, 2003, Pages 561-564, DOI: 10.1016/S0167-2991(03)80445-7) - прототип. Синтез включает два этапа. Первый этап - синтез мезопористого алюмосиликата, такого как MCF, и цеолитного геля, содержащего микропористые нанокристаллы. Второй этап - в цеолитный гель добавляют предварительно синтезированный и отожженный материал MCF, затем интенсивно перемешивают при комнатной температуре в течении 1 часа. Полученную смесь фильтруют, промывают дистиллированной водой и сушат при 80°С. Высушенный материал суспендируют в глицерине, переносят данную суспензию в автоклав и термостатируют при 130°С в течении суток. Твердый продукт фильтруют, промывают дистиллированной водой, высушивают при 80°С и отжигают при 550°С в течении 24 часов. Однако, в данном случае глицерин может выступать или в роли темплата, или в роли изолирующего агента для сохранения мезопористости в материале. Синтезировать микро-мезопористый материал MTW/MCF таким способом не предоставляется возможным, так как при этом способна произойти перекристаллизация микропористых нанокристаллов в цеолит структурного типа MFI, а также существует возможность образования примесных фаз, т.е. помимо цеолита структурного типа MTW могут присутствовать примеси цеолитов других структурных типов, например, MFI, BEA и т.д., а также примесь кристобалита или Silica-X.The prior art method for obtaining material ZSM-5/MCF (D. Trong On and S. Kaliaguine "Acid zeolite coated mesoporous aluminosilicates", Studies in Surface Science and Catalysis, 2003, Pages 561-564, DOI: 10.1016/S0167-2991 (03)80445-7) - prototype. The synthesis includes two stages. The first step is the synthesis of a mesoporous aluminosilicate, such as MCF, and a zeolite gel containing microporous nanocrystals. The second stage - pre-synthesized and annealed MCF material is added to the zeolite gel, then intensively stirred at room temperature for 1 hour. The resulting mixture is filtered, washed with distilled water and dried at 80°C. The dried material is suspended in glycerol, this suspension is transferred to an autoclave and thermostated at 130°C for a day. The solid product is filtered, washed with distilled water, dried at 80°C and annealed at 550°C for 24 hours. However, in this case, glycerol can act either as a template or as an insulating agent to maintain mesoporosity in the material. Synthesizing micro-mesoporous material MTW/MCF in this way is not possible, since this can lead to recrystallization of microporous nanocrystals into a zeolite of the MFI structural type, and there is also the possibility of the formation of impurity phases, i.e. besides the zeolite of structural type MTW, there may be impurities of zeolites of other structural types, for example, MFI, BEA, etc., as well as an admixture of cristobalite or Silica-X.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение - разработка простого в исполнении способа получения микро-мезопористого материала MTW/MCF с иерархической структурой.The technical problem to be solved by the claimed invention is the development of an easy-to-execute method for obtaining a micro-mesoporous MTW/MCF material with a hierarchical structure.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат предлагаемого способа - получение микро-мезопористого материала MTW/MCF со степенью кристалличности более 90%, с размером пор от 15 до 25 нм.The technical result of the proposed method is to obtain a micro-mesoporous material MTW/MCF with a degree of crystallinity of more than 90%, with a pore size of 15 to 25 nm.
Технический результат достигается заявляемым способом, включающим следующие стадии:The technical result is achieved by the claimed method, including the following stages:
1. готовят подкисленный соляной кислотой водный раствор с концентрацией 0.5-1.6 М с темплатом, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата (г) и объемом подкисленного водного раствора (мл) = 1:(15±2.5) (на 1 г темплата берут от 12.5 мл до 17.5 мл подкисленного соляной кислотой водного раствора), и перемешивают до гомогенного состояния при комнатной температуре;1. prepare an aqueous solution acidified with hydrochloric acid with a concentration of 0.5-1.6 M with a template taken from the calculation that the ratio between the mass of the template (g) and the volume of the acidified aqueous solution (ml) = 1: (15 ± 2.5) (per 1 g of the template take from 12.5 ml to 17.5 ml acidified with hydrochloric acid aqueous solution), and stirred until homogeneous at room temperature;
2. в полученную смесь добавляют 1,3,5-триметилбензола, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата (г) и объемом 1,3,5-триметилбензола (мл) = 1:(1.25±0.5) (на 1 г темплата берут от 0.75 мл до 1.75 мл 1,3,5-триметилбензола), и перемешивают до образования эмульсии молочного цвета;2. 1,3,5-trimethylbenzene is added to the resulting mixture, taken from the calculation that the ratio between the mass of the template (g) and the volume of 1,3,5-trimethylbenzene (ml) = 1: (1.25 ± 0.5) (per 1 g the template is taken from 0.75 ml to 1.75 ml of 1,3,5-trimethylbenzene), and stirred until a milky emulsion is formed;
3. добавляют микропористый цеолит со структурным типом MTW, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата и цеолитом = 1:(1±0.5) (на 1 г темплата берут от 0.5 г до 1.5 г цеолита) и перемешивают до однородного состояния;3. add microporous zeolite with the MTW structure type, taken from the calculation that the ratio between the mass of the template and the zeolite = 1:(1±0.5) (from 0.5 g to 1.5 g of zeolite is taken per 1 g of the template) and mixed until homogeneous;
4. добавляют соединение кремния (тетраэтилортосиликат), взятого из расчета, что соотношение между массой цеолита (г) и объемом тетраэтилортосиликата (мл) = 1:(3±1) (на 1 г цеолита берут от 2 мл до 4 мл г тетраэтилортосиликата), и перемешивают до однородного состояния;4. add a silicon compound (tetraethyl orthosilicate), taken from the calculation that the ratio between the mass of zeolite (g) and the volume of tetraethyl orthosilicate (ml) = 1: (3 ± 1) (for 1 g of zeolite take from 2 ml to 4 ml g of tetraethyl orthosilicate) , and mix until homogeneous;
5. перемешивают и термостатируют в статических условиях при 40±10°С в течении 24±2 часов; 5. mix and thermostat in static conditions at 40±10°C for 24±2 hours;
6. в полученную смесь добавляют водный раствор фторида аммония с концентрацией 0.1-0.5 М, взятого из расчета того, что соотношение между массой затравочного цеолита (г) и объемом водного раствора фторида аммония (мл) = 1:(0.04±0.02) (на 1 г цеолита берут от 0.02 мл до 0.06 мл водного раствора фторида аммония), и перемешивают до однородного состояния.6. an aqueous solution of ammonium fluoride with a concentration of 0.1-0.5 M is added to the resulting mixture, taken from the calculation that the ratio between the mass of the seed zeolite (g) and the volume of an aqueous solution of ammonium fluoride (ml) = 1: (0.04 ± 0.02) (per 1 g of zeolite is taken from 0.02 ml to 0.06 ml of an aqueous solution of ammonium fluoride), and stirred until homogeneous.
Кристаллизацию полученной массы проводят в автоклаве в гидротермальных условиях из температурного диапазона 90-110°С в течение 22-28 часов. Полученный кристаллический продукт выделяют фильтрованием при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывают его дистиллированной водой и высушивают при 60-110°С до постоянного веса. Удаляют органические компоненты отжигом, начиная с комнатной температуры, затем с шагом нагрева 1-2°С/мин до 600±10°С, далее выдерживают при этой температуре в течение 4-8 часов.Crystallization of the resulting mass is carried out in an autoclave under hydrothermal conditions from a temperature range of 90-110°C for 22-28 hours. The obtained crystalline product is isolated by filtration under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of
Благодаря затравочному материалу композит обладает кислотными центрами, а темплаты придают мезопористость материалу. Заявляемым способом получают микро-мезопористый материал без примесных фаз, подтвержденный результатом рентгенофазового анализа.Due to the seed material, the composite has acid sites, and the templates impart mesoporosity to the material. The claimed method is used to obtain a micro-mesoporous material without impurity phases, confirmed by the result of X-ray phase analysis.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлен спектр рентгеновской дифракции для кристаллических микро-мезопористых материалов MTW/MCF с иерархической структурой.In FIG. 1 shows the X-ray diffraction spectrum for crystalline micro-mesoporous MTW/MCF materials with a hierarchical structure.
На фиг. 2 представлена микрофотография просвечивающей электронной микроскопии полученного материала, демонстрирующая наличие микропор и мезопор.In FIG. 2 is a transmission electron micrograph of the resulting material, showing the presence of micropores and mesopores.
На фиг. 3 представлен типичный вид кривой низкотемпературной адсорбции-десорбции азота.In FIG. 3 shows a typical low-temperature nitrogen adsorption-desorption curve.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже представлено более детальное описание заявляемого способа, которое не ограничивает объем притязаний заявляемого изобретения, а демонстрирует возможность осуществления изобретения с достижением заявляемого технического результата. Применяемые реагенты коммерчески доступны. Все процедуры осуществляют в температурном диапазоне от 18 до 25°С.Below is a more detailed description of the claimed method, which does not limit the scope of the claims of the claimed invention, but demonstrates the possibility of carrying out the invention with the achievement of the claimed technical result. The reagents used are commercially available. All procedures are carried out in the temperature range from 18 to 25°C.
Микро-мезопористый материал MTW/MCF синтезируют путем смешения поли(этиленгликоль)-блок-поли(пропиленгликоль)-блок-поли(этиленгликоль) (Р123), 1,3,5-триметилбензола, соляной кислоты, соединения кремния, затравочного материала (цеолит со структурным типом MTW) и растворителя в определенной последовательности, с последующей термической обработкой смеси в гидротермальных условиях, выделением кристаллического продукта, его промыванием, высушиванием до постоянного веса и отжигом темплата.Micro-mesoporous material MTW/MCF is synthesized by mixing poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) (P123), 1,3,5-trimethylbenzene, hydrochloric acid, silicon compound, seed material (zeolite with the MTW structure type) and a solvent in a certain sequence, followed by heat treatment of the mixture under hydrothermal conditions, isolation of the crystalline product, its washing, drying to constant weight, and annealing of the template.
Кристаллизацию проводят в автоклаве с тефлоновым вкладышем в статических условиях из температурного диапазона 90-110°С в течении 22-28 часов в условиях гидротермального синтеза из реакционной смеси.Crystallization is carried out in an autoclave with a Teflon liner under static conditions from a temperature range of 90-110°C for 22-28 hours under conditions of hydrothermal synthesis from the reaction mixture.
Способ получения микро-мезопористого материала MTW/MCF с иерархической структурой включает следующие стадии (этапы):The method for obtaining micro-mesoporous material MTW/MCF with a hierarchical structure includes the following stages (steps):
1. готовят подкисленный соляной кислотой водный раствор с концентрацией 0.5-1.6 М с темплатом, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата (г) и объемом подкисленного водного раствора (мл) = 1:(15±2.5) (на 1 г темплата берут от 12.5 мл до 17.5 мл подкисленного соляной кислотой водного раствора), и перемешивают до гомогенного состояния при комнатной температуре;1. prepare an aqueous solution acidified with hydrochloric acid with a concentration of 0.5-1.6 M with a template taken from the calculation that the ratio between the mass of the template (g) and the volume of the acidified aqueous solution (ml) = 1: (15 ± 2.5) (per 1 g of the template take from 12.5 ml to 17.5 ml acidified with hydrochloric acid aqueous solution), and stirred until homogeneous at room temperature;
2. в полученную смесь добавляют 1,3,5-триметилбензола, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата (г) и объемом 1,3,5-триметилбензола (мл) = 1:(1.25±0.5) (на 1 г темплата берут от 0.75 мл до 1.75 мл 1,3,5-триметилбензола), и перемешивают до образования эмульсии молочного цвета;2. 1,3,5-trimethylbenzene is added to the resulting mixture, taken from the calculation that the ratio between the mass of the template (g) and the volume of 1,3,5-trimethylbenzene (ml) = 1: (1.25 ± 0.5) (per 1 g the template is taken from 0.75 ml to 1.75 ml of 1,3,5-trimethylbenzene), and stirred until a milky emulsion is formed;
3. добавляют микропористый цеолит со структурным типом MTW, взятого из расчета, что соотношение между массой темплата и цеолитом = 1:(1±0.5) (на 1 г темплата берут от 0.5 г до 1.5 г цеолита) и перемешивают до однородного состояния;3. add microporous zeolite with the MTW structure type, taken from the calculation that the ratio between the mass of the template and the zeolite = 1:(1±0.5) (from 0.5 g to 1.5 g of zeolite is taken per 1 g of the template) and mixed until homogeneous;
4. добавляют соединение кремния (тетраэтилортосиликат), взятого из расчета, что соотношение между массой цеолита (г) и объемом тетраэтилортосиликата (мл) = 1:(3±1) (на 1 г цеолита берут от 2 мл до 4 мл г тетраэтилортосиликата), и перемешивают до однородного состояния. Затравочный материал, обладающий 95-100 % степенью кристалличности и не содержащий примесей, получают гидротермальным методом (D. E. Tsaplin, D. A. Makeeva, L. A. Kulikov, A. L. Maksimov, and E. A. Karakhanov «Synthesis of ZSM-12 Zeolites with New Templates Based on Salts of Ethanolamines», 2018, V. 91, N. 12, P. 1957-1962);4. add a silicon compound (tetraethyl orthosilicate), taken from the calculation that the ratio between the mass of zeolite (g) and the volume of tetraethyl orthosilicate (ml) = 1: (3 ± 1) (for 1 g of zeolite take from 2 ml to 4 ml g of tetraethyl orthosilicate) and mix until homogeneous. The seed material, which has a 95-100% degree of crystallinity and does not contain impurities, is obtained by the hydrothermal method. (D. E. Tsaplin, D. A. Makeeva, L. A. Kulikov, A. L. Maksimov, and E. A. Karakhanov "Synthesis of ZSM-12 Zeolites with New Templates Based on Salts of Ethanolamines", 2018, V. 91, N. 12, P. 1957-1962);
5. перемешивают и термостатируют в статических условиях при 40±10°С в течении 24±2 часов;5. mix and thermostat in static conditions at 40±10°C for 24±2 hours;
6. в полученную смесь добавляют водный раствор фторида аммония с концентрацией 0.1-0.5 М, взятого из расчета того, что соотношение между массой затравочного цеолита (г) и объемом водного раствора фторида аммония (мл) = 1:(0.04±0.02) (на 1 г цеолита берут от 0.02 мл до 0.06 мл водного раствора фторида аммония), и перемешивают до однородного состояния.6. an aqueous solution of ammonium fluoride with a concentration of 0.1-0.5 M is added to the resulting mixture, taken from the calculation that the ratio between the mass of the seed zeolite (g) and the volume of an aqueous solution of ammonium fluoride (ml) = 1: (0.04 ± 0.02) (per 1 g of zeolite is taken from 0.02 ml to 0.06 ml of an aqueous solution of ammonium fluoride), and stirred until homogeneous.
Кристаллизацию полученной массы проводят в автоклаве в гидротермальных условиях из температурного диапазона 90-110°С в течение 22-28 часов. Полученный кристаллический продукт выделяют фильтрованием при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывают его дистиллированной водой и высушивают при 60-110°С до постоянного веса. Удаляют органические компоненты отжигом, начиная с комнатной температуры, затем с шагом нагрева 1-2°С/мин до 600±10°С, далее выдерживают при этой температуре в течение 4-8 часов.Crystallization of the resulting mass is carried out in an autoclave under hydrothermal conditions from a temperature range of 90-110°C for 22-28 hours. The obtained crystalline product is isolated by filtration under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of
Синтезированные продукты характеризовали методами рентгенофазового анализа на приборе Rigaku Rotaflex D/max-RC (фиг. 1), просвечивающей электронной микроскопии на приборе LEO AB OMEGA (фиг. 2) и низкотемпературной адсорбции-десорбции азота на приборе Gemini VII 2390 (V1.02t) (Micromeritics) (фиг. 3).The synthesized products were characterized by X-ray phase analysis on a Rigaku Rotaflex D/max-RC instrument (Fig. 1), transmission electron microscopy on a LEO AB OMEGA instrument (Fig. 2), and low-temperature nitrogen adsorption-desorption on a Gemini VII 2390 (V1.02t) instrument. (Micromeritics) (Fig. 3).
Все физико-химические параметры приведены в таблице 1 после примеров 1-5.All physico-chemical parameters are shown in table 1 after examples 1-5.
Пример 1Example 1
Смешивали 4 г P123, 70 мл 1.6 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 7 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 6 г цеолита со структурным типом MTW, 24 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 24 ч при 40°С. После состаривания добавляли 0.36 мл 0.5 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 100°С в течение 24 ч.4 g of P123 were mixed with 70 ml of 1.6 M hydrochloric acid solution and stirred until complete dissolution of the template. Then added 7 ml of 1,3,5-trimethylbenzene, the resulting mixture was heated to 40°C and stirred for 2 hours until the formation of a microemulsion. Next, 6 g of MTW zeolite, 24 ml of tetraethylorthosilicate were added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 24 h at 40°C. After aging, 0.36 ml of a 0.5 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 100°С for 24 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 2 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 80°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 600°С, затем при этой температуре в течение 4 часов.The solid product was filtered off at a reduced pressure of 2 kPa on a glass porous filter of
Пример 2Example 2
Смешивали 4 г P123, 65 мл 1.3 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 6 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 5 г цеолита со структурным типом MTW, 15 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 26 ч при 30°С. После состаривания добавляли 0.25 мл 0.4 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 95°С в течение 28 ч.4 g of P123 were mixed with 65 ml of 1.3 M hydrochloric acid solution and stirred until complete dissolution of the template. Then 6 ml of 1,3,5-trimethylbenzene was added, the resulting mixture was heated to 40° C. and stirred for 2 hours until a microemulsion formed. Next, 5 g of MTW zeolite, 15 ml of tetraethylorthosilicate were added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 26 h at 30°C. After aging, 0.25 ml of a 0.4 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 95°С for 28 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 10.094 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 90°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1.3°С/мин до 610°С, затем при этой температуре в течение 5 часов.The solid product was filtered off at a reduced pressure of 10.094 kPa on a glass porous filter of
Пример 3Example 3
Смешивали 4 г P123, 60 мл 1 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 5 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 4 г цеолита со структурным типом MTW, 8 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 23 ч при 45°С. После состаривания добавляли 0.16 мл 0.3 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 110°С в течение 22 ч.4 g of P123, 60 ml of 1 M hydrochloric acid were mixed and stirred until the template was completely dissolved. Then 5 ml of 1,3,5-trimethylbenzene was added, the resulting mixture was heated to 40° C. and stirred for 2 hours until a microemulsion formed. Next, 4 g of MTW zeolite, 8 ml of tetraethylorthosilicate were added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 23 h at 45°C. After aging, 0.16 ml of a 0.3 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 110°С for 22 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 28 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 100°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1.7°С/мин до 595°С, затем при этой температуре в течение 8 часов. The solid product was filtered off at a reduced pressure of 28 kPa on a glass porous filter of
Пример 4Example 4
Смешивали 4 г P123, 55 мл 0.8 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 4 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 3 г цеолита со структурным типом MTW, 9 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 22 ч при 50°С. После состаривания добавляли 0.09 мл 0.2 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 90°С в течение 26 ч. 4 g of P123 were mixed with 55 ml of 0.8 M hydrochloric acid solution and stirred until complete dissolution of the template. Then 4 ml of 1,3,5-trimethylbenzene was added, the resulting mixture was heated to 40° C. and stirred for 2 hours until a microemulsion formed. Next, 3 g of MTW zeolite, 9 ml of tetraethylorthosilicate were added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 22 h at 50°C. After aging, 0.09 ml of a 0.2 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 90°С for 26 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 47.324 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 110°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 2°С/мин до 590°С, затем при этой температуре в течение 7 часов.The solid product was filtered off at a reduced pressure of 47.324 kPa on a glass porous filter of
Пример 5Example 5
Смешивали 4 г P123, 50 мл 0.5 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 3 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 2 г цеолита со структурным типом MTW, 4 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 25 ч при 35°С. После состаривания добавляли 0.04 мл 0.1 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 105°С в течение 25 ч.4 g of P123 were mixed with 50 ml of 0.5 M hydrochloric acid solution and stirred until complete dissolution of the template. Then 3 ml of 1,3,5-trimethylbenzene was added, the resulting mixture was heated to 40° C. and stirred for 2 hours until a microemulsion formed. Next, 2 g of MTW zeolite, 4 ml of tetraethylorthosilicate were added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 25 h at 35°C. After aging, 0.04 ml of a 0.1 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 105°С for 25 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 65.915 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 60°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1.5°С /мин до 605°С, затем при этой температуре в течение 6 часов.The solid product was filtered off at a reduced pressure of 65.915 kPa on a glass porous filter of
Сравнительный примерComparative Example
Смешивали 4 г P123, 40 мл 3 М раствора соляной кислоты и перемешивали до полного растворения темплата. Затем добавляли 10 мл 1,3,5-триметилбензола, полученную смесь нагревали до 40°С и перемешивали в течение 2 часов до образования микроэмульсии. Далее добавляли 1 г цеолита со структурным типом MTW, 30 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали до однородной массы. Выдерживали в статическом состоянии в течение 24 ч при 40°С. После состаривания добавляли 1 мл 0.05 М водного раствора фторида аммония и проводили кристаллизацию при 85°С в течение 20 ч.4 g of P123 were mixed with 40 ml of 3 M hydrochloric acid solution and stirred until complete dissolution of the template. Then 10 ml of 1,3,5-trimethylbenzene was added, the resulting mixture was heated to 40° C. and stirred for 2 hours until a microemulsion formed. Next, 1 g of MTW zeolite, 30 ml of tetraethylorthosilicate was added and mixed until homogeneous. Kept in a static state for 24 h at 40°C. After aging, 1 ml of a 0.05 M aqueous ammonium fluoride solution was added, and crystallization was carried out at 85°С for 20 h.
Твердый продукт отфильтровывали при пониженном давлении 65.915 кПа на стеклянном пористом фильтре класса 3, промывали его дистиллированной водой, высушивали при 60°С до постоянного веса, отжигали в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 0.5°С/мин до 550°С, затем при этой температуре в течение 10 часов.The solid product was filtered off at a reduced pressure of 65.915 kPa on a glass porous filter of
Согласно рентгенофазовому анализу получили продукт с низкой степенью кристалличностиAccording to X-ray phase analysis, a product with a low degree of crystallinity was obtained.
Результаты применения в катализеResults of application in catalysis
Проводили реакцию изомеризации гексадекана на материалах MTW, MTW/MCF и MCF. Из-за наличия высокой концентрации кислотных центров в микропористом цеолите MTW концентрация продуктов крекинга выше, чем на мезопористом материале MCF и микро-мезопористом материале MTW/MCF. Немало важный факт, на микро-мезопористом материале MTW/MCF, применяемого в качестве катализатора, с увеличение температуры увеличивается концентрация продуктов изомеризации, благодаря содержанию кислотных центров, а низкое содержание продуктов крекинга благодаря улучшенной диффузии из-за наличия мезопорамHexadecane isomerization reaction was carried out on MTW, MTW/MCF and MCF materials. Due to the presence of a high concentration of acid sites in MTW microporous zeolite, the concentration of cracked products is higher than in mesoporous MCF material and micro-mesoporous MTW/MCF material. An important fact is that on the micro-mesoporous MTW/MCF material used as a catalyst, with increasing temperature, the concentration of isomerization products increases due to the content of acid sites, and the low content of cracking products due to improved diffusion due to the presence of mesopores
Claims (14)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789423C1 true RU2789423C1 (en) | 2023-02-02 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2335998A1 (en) * | 1998-06-29 | 2000-01-06 | Exxon Chemical Patents, Inc. | Macrostructures of porous inorganic material and process of their preparation |
RU2282587C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-27 | Ирина Игоревна Иванова | Method for preparing material of micro-mesoporous structure |
RU2393992C1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" | Micro-mesoporous crystalline material and method of making said material |
RU2731469C1 (en) * | 2019-07-31 | 2020-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing zsm-12 flake zeolite with mtw structure |
US20220143586A1 (en) * | 2019-03-18 | 2022-05-12 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Mesoporous Catalyst Compounds and Uses Thereof |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2335998A1 (en) * | 1998-06-29 | 2000-01-06 | Exxon Chemical Patents, Inc. | Macrostructures of porous inorganic material and process of their preparation |
RU2282587C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-27 | Ирина Игоревна Иванова | Method for preparing material of micro-mesoporous structure |
RU2393992C1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" | Micro-mesoporous crystalline material and method of making said material |
US20220143586A1 (en) * | 2019-03-18 | 2022-05-12 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Mesoporous Catalyst Compounds and Uses Thereof |
RU2731469C1 (en) * | 2019-07-31 | 2020-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing zsm-12 flake zeolite with mtw structure |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
D. Trong On and S. Kaliaguine "Acid zeolite coated mesoporous aluminosilicates", Studies in Surface Science and Catalysis, Pages 561-564, DOI: 10.1016/S0167-2991(03)80445-7, 2003. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101614544B1 (en) | Method of Preparation Using Crystalline Nano-sized Seed | |
CN108069437B (en) | Beta molecular sieve and synthetic method and application thereof | |
CN108821304B (en) | High-activity hierarchical pore titanium silicalite molecular sieve and preparation method and application thereof | |
CN111589467A (en) | Preparation and application of hollow ZSM-5 molecular sieve catalyst | |
CN108069436B (en) | Beta molecular sieve and synthetic method thereof | |
CN108069435B (en) | Beta molecular sieve with multistage pore canals and synthesis method thereof | |
RU2393992C1 (en) | Micro-mesoporous crystalline material and method of making said material | |
RU2789423C1 (en) | Method for producing micro-mesoporous mtw/mcf material with hierarchical structure | |
CN111377460A (en) | Hierarchical pore HZSM-5 molecular sieve | |
CN113135578A (en) | Preparation method of silicon-germanium ISV zeolite molecular sieve | |
WO2022165911A1 (en) | Single-crystal hierarchically porous hzsm-5 molecular sieve and green preparation method therefor | |
US11434140B2 (en) | Hierarchical zeolites and preparation method therefor | |
TWI826894B (en) | A kind of ZSM-23 molecular sieve and its preparation method and use | |
CN116425171A (en) | Preparation method of high-performance hydroisomerization catalyst mesoporous and microporous step structure ZSM 48 molecular sieve | |
CN114014335B (en) | Silicon germanium UTL type macroporous molecular sieve and preparation method thereof | |
RU2817360C1 (en) | Method for producing composite micro-mesoporous material mtw/mns with "core-shell" structure | |
CN113104860B (en) | Preparation method of SAPO-34 molecular sieve with bionic pore structure | |
CN113019433A (en) | Preparation method of HZSM-5 zeolite catalyst | |
RU2795599C1 (en) | Method for producing microporous three-phase composite | |
RU2815641C1 (en) | Method for producing composite micro-mesoporous material mtw/wms with "core-shell" structure | |
RU2773945C1 (en) | Method for obtaining a composite material with a hierarchical structure | |
KR20160020317A (en) | Nano-porous sponge or sheet type zeolite catalyst for synthesis of p-xylene from 2.5-dimethylfuran and ethylene | |
CN115043414B (en) | Hierarchical pore molecular sieve and preparation method and application thereof | |
CN111484033B (en) | ZSM-5 and ZSM-11 eutectic molecular sieve and preparation method and application thereof | |
CN113371728B (en) | Preparation method for rapidly synthesizing molecular sieve with hierarchical pore structure and product prepared by preparation method |