高溫加壓合成NaY分子篩

姜山 謝方

摘要：本文通過制備一種老化時間短，活性較高的導向劑，并以現(xiàn)有的工業(yè)原材料通過水熱合成法在較高的溫度下制備NaY分子篩。本文詳細研究了新配比導向劑的老化時間對導向劑活性的影響。通過實驗確定在高溫條件合成NaY分子篩的時間，合成的NaY分子篩相對結(jié)晶度較現(xiàn)有溫度合成的NaY分子篩高。

關鍵詞：分子篩合成;NaY分子篩;導向劑;相對結(jié)晶度

NaY分子篩具有優(yōu)良的水熱穩(wěn)定性和催化劑活性。NaY分子篩相對均勻的、發(fā)達的孔結(jié)構，使其廣泛應用于催化裂化、加氫催化中。目前NaY型分子篩的合成主要采用導向劑法，即以鋁酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉為原料，在較低的溫度和壓力下經(jīng)陳化、晶化合成Y型分子篩[1-3]。迄今為止，高于100℃、加壓的條件下合成NaY分子篩的研究報道較少。

本工作提出使用高效NaY分子篩導向劑，并應用在高溫加壓的條件下合成NaY分子篩。研究發(fā)現(xiàn)在高溫加壓的條件下可以快速合成質(zhì)量較高的NaY分子篩。

一、實驗部分

1.1 原材料

工業(yè)水玻璃，模數(shù)為3.10，SiO2質(zhì)量分數(shù)為20.0%;硅鋁凝膠、硫酸鋁、偏鋁酸鈉均為蘭州石化公司催化劑廠工業(yè)用原材料。

1.2 實驗步驟

導向劑合成：稱取定量的偏鋁酸鈉溶液和水玻璃溶液，在一定溫度的條件下將水玻璃溶液緩慢加入到高堿溶液中，加入過程控制混合物溫度，加完后攪拌1小時。攪拌完后，在30～40℃的條件下進行老化，老化時間8～48h得到NaY分子篩合成的導向劑。導向劑的配比為：n（Na2O）︰n（A12O3）︰n（SiO2）=（18-19）：1：（18-19）

NaY分子篩合成：稱取定量的水玻璃溶液、硅鋁凝膠、導向劑、硫酸鋁、偏鋁酸鈉溶液，按順序依次加入混合。攪拌1小時后，在100～140℃的條件下靜止晶化。

1.3 分析方法

采用X射線衍射儀D/MAX2000。

NaY分子篩也具有自己相應的衍射圖。標樣的衍射圖中的次強峰2θ角度為23.3o～23.6o時的峰強度（峰高）與相同條件下樣品的峰強度相比，得到樣品的相對結(jié)晶度[4]。

二、結(jié)果與討論

2.1 高效導向劑的合成

導向劑在制備過程中，老化時間影響導向劑中所含粒子的結(jié)果變化，進而影響導向劑的活性。[5]固定其它條件不變，研究不同的老化時間導向劑的活性。結(jié)果見下表-1。從表中數(shù)據(jù)可以看出，未經(jīng)恒溫老化的導向劑不能促進Y型分子篩晶化反應。隨老化時間的增長，用此導向劑合成的分子篩結(jié)晶度逐漸提高，說明老化時間的延長可以形成穩(wěn)定的次級結(jié)構單元，有利于導向劑促進分子篩結(jié)晶過程，即導向劑的活性增強。在16～24小時時導向劑的活性最強。但老化時間過長超過48小時后有明顯的鋁粉析出，導向劑活性明顯降低。

2.2 NaY分子篩的合成

使用上述高效導向劑，陳化一定時間后使用。以水玻璃為硅源在95～130℃范圍內(nèi)合成NaY分子篩，研究一定晶化時間條件下不同晶化溫度對相對結(jié)晶度的影響。通過測定不同晶化溫度的結(jié)晶度確定NaY分子篩最佳的合成溫度。部分實驗結(jié)果如下表：

實驗結(jié)果表明，在95～130℃的條件下均能合成NaY分子篩。對比發(fā)現(xiàn)在100～130℃條件下合成的NaY分子篩相對結(jié)晶度均高于95℃的條件下合成。

進一步研究結(jié)果表明，在溫度為110～115℃℃的條件下能夠合成的NaY分子篩相對結(jié)晶度較高，當溫度增加時相對結(jié)晶度卻有所降低。主要原因為，當溫度升高時晶化速度加快，同時隨溫度的升高NaY分子篩向P型沸石的轉(zhuǎn)晶加快。

三、結(jié)論

1.高效導向劑是一種無色透明溶液，流動性較好。能夠在較短的時間內(nèi)具備誘導NaY分子篩結(jié)晶的作用。

2.本導向劑具有較高的導向劑活性，對NaY分子篩的合成誘導能力較強。

3.本文使用的導向劑，在110℃條件下，以水玻璃為硅源可以合成相對結(jié)晶度90%以上的NaY分子篩。

4.在使用本方法合成NaY分子篩時應合理選擇晶化時間，在晶化完成后及時和液相分離，避免轉(zhuǎn)晶。

參考文獻

[1]熊彩云，李彩今，于紅等.高溫合成NaY分子篩[J].高等學校化學學報，2007，9（28）：1634-1636.

[2]劉春利.Y 型分子篩的合成及工業(yè)應用[J].鋁鎂通訊，2010，1：26-28.

[3]陳紅梅，孟長功.NaY分子篩合成的研究[J].應用化工，2007，36（7）：689-692.

[4]趙地順等.催化劑評價與表征[M].化學工業(yè)出版社，2011.

[5]李俠等.NaY分子篩導向劑的制備及性能研究[J].無機鹽工業(yè)，2016，8（48）：70-73.