小晶粒NAY分子筛的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92105661.3

申请日:

1992.07.18

公开号:

CN1081425A

公开日:

1994.02.02

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:1996.9.18|||保护期延长|||授权|||公开|||

IPC分类号:

C01B33/34; B01J20/16

主分类号:

C01B33/34; B01J20/16

申请人:

中国石油化工总公司石油化工科学研究院;

发明人:

杨小明; 何鸣元; 舒兴田

地址:

100083北京市学院路18号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种关于小晶粒NaY分子筛的制备方法。其制备过程是:首先将不含导向剂的硅铝凝胶在80—180℃晶化1—10小时再投入导向剂,然后在90—100℃继续晶化5—25小时,直到晶化完全。其它制备步骤与常规NaY水热合成方法相同。本发明制得的小晶粒NaY分子筛与常规法制得的NaY分子筛比较,具有相同的硅铝比和结晶度,但按本发明制得的NaY分子筛的晶粒(0.1—0.5微米)明显小于按常规方法制得的NaY分子筛的晶粒(0.8—1微米)。

权利要求书

1: 1、一种小晶粒NaY分子筛的制备方法,其特征在于: (1)将苛性比为
2: 0-3.0的低碱偏铝酸钠溶液,浓度为30-50重%的氢氧化钠溶液以及模数为
3: 5-3.5、浓度为20-30重%的硅酸钠溶液,混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时,制得摩尔组成为(11-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(10-17)SiO 2 ∶(200-350)H 2 O的导向剂; (2)将苛性比为1.0-3.0的低碱偏铝酸钠溶液,Al 2 O 3 含量为0.085-0.095克/毫升的硫酸铝溶液与规格与(1)相同的硅酸钠溶液,按照摩尔组成为(2.5-6.6)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(7.6-16)SiO 2 ∶(176-320)H 2 O的NaY水热合成配方混合搅拌0.5小时,制得不含导向剂的硅铝凝胶,在80-180℃晶化1-10小时,冷却至室温; (3)将(1)制得的导向剂与(2)制得的不含导向剂的硅铝凝胶混合搅拌均匀、导向剂的加入量为1-8%(以体系中总Al 2 O 3 摩尔数计),然后在90-100℃继续晶化5-25小时,过滤、洗涤、干燥,制得硅铝比为5左右,晶粒大小为0.1-0.5微米的小晶粒NaY分子筛。 2、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于: (1)所说的导向剂的制备方法也可以是:将苛性比为10-12的高碱偏铝酸钠溶液,模数为2.5-3.5、浓度为20-30重%的硅酸钠溶液,混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时,制得摩尔组成为(11-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(10-17)SiO 2 ∶(200-350)H 2 O的导向剂。 3、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(1)、(2)所说的低碱偏铝酸钠溶液的苛性比为1.5-2.0,(1)所说的氢氧化钠溶液的浓度为35-45重%。 4、根据权利要求1、2所说的制备方法,其特征在于:所说的硅酸钠溶液的模数为3.0-3.5,浓度为25-30重%。 5、根据权利要求1、2所说的制备方法,其特征在于:所说的导向剂的摩尔组成为:(14-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(14-17)SiO 2 ∶(300-350)H 2 O。 6、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于(2)所说的NaY水热合成配方为:(2.8-5.0)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(8.0-10)SiO 2 ∶(150-230)H 2 O。 7、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于(2)所说的不含导向剂的硅-铝凝胶在90-180℃晶化2-6小时,冷却至室温。 8、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的导向剂的加入量为2-6%(以体系中总Al 2 O 3 摩尔数计)。 9、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的加入导向剂以后继续晶化温度为98-100℃。 10、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的加入导向剂以后继续晶化时间为8-20小时。
4: 0的低碱偏铝酸钠溶液,浓度为30-50重%的氢氧化钠溶液以及模数为2.5-3.5、浓度为20-30重%的硅酸钠溶液,混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时,制得摩尔组成为(11-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(10-17)SiO 2 ∶(200-350)H 2 O的导向剂; (2)将苛性比为1.0-3.0的低碱偏铝酸钠溶液,Al 2 O 3 含量为0.085-0.095克/毫升的硫酸铝溶液与规格与(1)相同的硅酸钠溶液,按照摩尔组成为(2.5-6.6)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(7.6-16)SiO 2 ∶(176-320)H 2 O的NaY水热合成配方混合搅拌0.5小时,制得不含导向剂的硅铝凝胶,在80-180℃晶化1-10小时,冷却至室温; (3)将(1)制得的导向剂与(2)制得的不含导向剂的硅铝凝胶混合搅拌均匀、导向剂的加入量为1-8%(以体系中总Al 2 O 3 摩尔数计),然后在90-100℃继续晶化5-25小时,过滤、洗涤、干燥,制得硅铝比为5左右,晶粒大小为0.1-0.5微米的小晶粒NaY分子筛。 2、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于: (1)所说的导向剂的制备方法也可以是:将苛性比为10-12的高碱偏铝酸钠溶液,模数为2.5-3.5、浓度为20-30重%的硅酸钠溶液,混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时,制得摩尔组成为(11-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(10-17)SiO 2 ∶(200-350)H 2 O的导向剂。 3、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(1)、(2)所说的低碱偏铝酸钠溶液的苛性比为1.5-2.0,(1)所说的氢氧化钠溶液的浓度为35-45重%。 4、根据权利要求1、2所说的制备方法,其特征在于:所说的硅酸钠溶液的模数为3.0-3.5,浓度为25-30重%。 5、根据权利要求1、2所说的制备方法,其特征在于:所说的导向剂的摩尔组成为:(14-18)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(14-17)SiO 2 ∶(300-350)H 2 O。 6、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于(2)所说的NaY水热合成配方为:(2.8-5.0)Na 2 O∶Al 2 O 3 ∶(8.0-10)SiO 2 ∶(150-230)H 2 O。 7、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于(2)所说的不含导向剂的硅-铝凝胶在90-180℃晶化2-6小时,冷却至室温。 8、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的导向剂的加入量为2-6%(以体系中总Al 2 O 3 摩尔数计)。 9、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的加入导向剂以后继续晶化温度为98-100℃。 10、根据权利要求1所说的制备方法,其特征在于:(3)所说的加入导向剂以后继续晶化时间为8-20小时。

说明书


本发明属于分子筛合成技术,具体地说是关于小晶粒NaY分子筛的制备方法。

    Y型分子筛晶粒变小以后,由于扩散原因可改善活性和选择性(EP0204236;APPLied    Catalysis,55,1989,65-74)。EP    0204236对小晶粒NaY分子筛和大晶粒NaY分子筛进行了比较,结果表明,前者对重油催化裂化有较高的活性和较好的选择性。因此,小晶粒NaY分子筛的制备技术越来越引起人们的重视。

    关于小晶粒NaY分子筛的合成方法报导较多,归纳起来主要有:

    1、提高晶化体系中NaY合成配方的碱度,增加导向剂用量(USP3,755,538;USP4,166,099)。该方法的缺点是增加了碱的用量,使体系中引入大量盐类,导致成本增高,产物的硅铝比下降。

    2、改善导向剂。如导向剂中引入B、V、P、Co……等金属或通过控制导向剂老化时间、温度等因素改善导向剂。其缺点是产物的硅铝比低(USP3,755,538;KR8601-488B)。

    3、加入分散介质。如向晶化体系中加入甲醇、乙醇、二甲基亚砜以及左右旋糖等作为分散介质进行NaY水热合成。其缺点是产物的硅铝比低,成本高(USP3,516,786;EP0,041,338)。

    4、通过加速搅拌、低温成胶等方式制得小晶粒Y-型分子筛,其缺点是产物的硅铝比低、能耗高。(GB1,223,592;USP4,587,115;EP41,659)。

    5、利用微波能加热制备小晶粒分子筛,缺点是能耗高,产物的硅铝比低(USP4,778,666)。

    采用以上几种方法的共同特点是成本高,产物地硅铝比低。

    USP3,639,099和USP3,671,191报导了常规NaY分子筛的制备方法。USP3,639,099专利所报导的NaY分子筛的制备步骤是:将硅酸钠溶液、铝酸钠溶液、硫酸铝溶液以及导向剂按照常规NaY水热合成配方进行混合,搅拌均匀,然后在100℃加热2-10小时进行晶化,再经过过滤、洗涤、干燥等步骤制得NaY分子筛产品。

    本发明的目的是在不改变常规NaY合成配方、不加溶剂、不增加设备的情况下,提供一种小晶粒NaY分子筛的制备方法。

    本发明所说的小晶粒NaY分子筛的制备方法步骤如下:

    1、制备导向剂:将苛性比为1.0-3.0,最好是1.5-2.0的低碱偏铝酸钠溶液,浓度为30-50重%,最好是35-45重%的氢氧化钠溶液与模数为2.5-3.5、浓度为20-30重%,最好是模数为3.0-3.5、浓度为25-30重%的硅酸钠溶液混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时制得摩尔组成为(11-18)Na2O∶Al2O3∶(10-17)SiO2∶(200-350)H2O,最好是(14-18)Na2O∶Al2O3∶(14-17)SiO2∶(300-350)H2O导向剂;

    2、不含导向剂的硅铝凝胶的制备及其预处理:

    将苛性比为1.0-3.0、最好是1.5-2.0的低碱偏铝酸钠溶液,Al2O3含量为0.085-0.095克/毫升的硫酸铝溶液和规格与步骤1相同的硅酸钠溶液按照摩尔组成为(2.5-6.6)Na2O∶Al2O3∶(7.6-16)SiO2∶(176-320)H2O,最好是(2.8-5.0)Na2O∶Al2O3∶(8.0-10)SiO2∶(150-230)H2O的NaY水热合成配方混合搅拌0.5小时,制得不含导向剂的硅铝凝胶,然后在80-180℃晶化1-10小时,最好是在90-180℃晶化2-6小时,冷却至室温;

    3、将步骤1制得的导向剂与不含导向剂的硅铝凝胶混合搅拌均匀,导向剂的加入量为1-8%,最好是2-6%(以体系中总Al2O3摩尔数计)。然后在90-100℃继续晶化5-25小时,最好是98-100℃继续晶化8-20小时,过滤、洗涤、干燥制得硅铝比为5左右、晶粒大小为0.1-0.5微米的NaY分子筛产品。

    本发明所说的小晶粒NaY分子筛的制备方法中所说的导向剂也可以这样制备:将苛性比为10-12的高碱偏铝酸钠溶液与模数为2.5-3.5、浓度为20-30重%,最好是模数为3.0-3.5、浓度为25-30重%的硅酸钠溶液混合搅拌均匀,在室温至70℃老化0.5-30小时,制得摩尔组成为(11-18)Na2O∶Al2O3∶(10-17)SiO2∶(200-350)H2O,最好是(14-18)Na2O∶Al2O3∶(14-17)SiO2∶(300-350)H2O的导向剂。

    本发明所说的制备小晶粒NaY分子筛的方法与常规制备NaY分子筛的方法比较:具有相同的硅铝比和结晶度,但按本发明制得的NaY分子筛的晶粒(0.1-0.5微米)明显小于按常规方法制得的NaY分子筛的晶粒(0.8-1微米)。

    本发明所说的制备小晶粒NaY分子筛的方法与已有技术比较:不需要提高NaY合成配方的碱度和导向剂的用量,也不需要加入分散介质和增加设备。具有设备简单、成本低、能耗低、不降低产品硅铝比等优点。

    本发明所说的制备小晶粒NaY分子筛的方法中提及的硫酸铝溶液也可以用氯化铝、硝酸铝溶液代替。

    下面的实施例将本发明作进一步说明。

    实例1

    将2.2克NaAlO2(上海试剂二厂,分析纯,Al2O347.4重%,Na2O 52.6重%,苛性比=1.83)溶于15毫升去离子水中,制得低碱偏铝酸钠溶液。再将8.7克氢氧化钠(北京化工厂,分析纯,>96%)溶于10毫升去离子水中,制得浓度为45重%的氢氧化钠溶液,混合两溶液,再加入50克硅酸钠溶液(南京无机化工厂,比重=1.23克/毫升,模数=3.0,浓度26.68重%),搅拌均匀,在室温下老化24小时,制得摩尔组成为17.4Na2O∶Al2O3∶16.3SiO2∶346H2O的导向剂。

    按照摩尔组成为3.7Na2O∶Al2O3∶9.1SiO2∶220H2O的NaY水热合成配方将9克规格与上述相同的NaAlO2溶于去离子水中制得低碱偏铝酸钠溶液,11.1克Al2(SO4)3·18H2O(天津市化学试剂三厂,化学纯)溶于去离子水中制得Al2O3含量为0.087毫克/毫升,比重=1.23克/毫升的硫酸铝溶液,总去离子水量为114毫升。在155克规格与上述相同的硅酸钠溶液中,依次加入上述两溶液,搅拌0.5小时,制得不含导向剂的硅铝凝胶。将该硅铝凝胶置于不锈钢反应釜中,加热至140℃晶化2小时,冷却至室温。

    取15克上述制得的导向剂,加入到事先经过140℃晶化的不含导向剂的硅铝凝胶中,混合搅拌均匀,导向剂的加入量为3%(以体系中总Al2O3摩尔数计),然后在98℃继续晶化15小时,过滤、洗涤、干燥,制得小晶粒NaY分子筛产品,其分析结果见表1。

    对比例1

    导向剂的摩尔组成和NaY水热合成配方同例1,只是导向剂不是滞后加入,晶化条件为98℃22小时,产品分析结果见表1。

    实例2

    将61.2毫升高碱偏铝酸钠溶液(长岭炼油厂催化剂厂,比重=1.33克/毫升,Na2O 274.8克/升,Al2O341.6克/升,苛性比=10.86)和112.6克规格与例1相同的硅酸钠溶液,混合搅拌1小时,在35℃老化8小时,制得摩尔组成为15.7Na2O∶Al2O3∶15SiO2∶321.8H2O的导向剂。

    按照摩尔组成为2.8Na2O∶Al2O3∶8.4SiO2∶221H2O的NaY水热合成配方,将229.5克规格与例1相同的硅酸钠溶液,44毫升低碱偏铝酸钠溶液(长岭炼油厂催化剂厂,比重=1.20克/毫升,Na2O 150克/升,Al2O3101.2克/升,苛性比=2.44)和60毫升规格与例1相同的硫酸铝溶液以及102毫升去离子水混合搅拌均匀,制得不含导向剂的硅铝凝胶,然后在98℃晶化5.5小时,冷却至室温。

    取39.2克上述制得的导向剂加入到事先经过98℃晶化的不含导向剂的硅铝凝胶中,混合搅拌均匀,导向剂的加入量为5%(以体系中总Al2O3摩尔数计),然后在98℃继续晶化10小时,其它制备步骤同例2,所得产品的分析结果见表2。

    对比例2

    导向剂的摩尔组成和NaY水热合成配方同实例2,只是导向剂不滞后加入,晶化条件为98℃、15小时,其它制备步骤同实例2,产品分析结果见表2。

    实例3

    导向剂摩尔组成以及NaY水热合成配方同实例2,只是不含导向剂的硅铝凝胶事先在180℃晶化2小时以后冷却至室温,再加入导向剂,在98℃继续晶化12小时,其它制备步骤同实例2,产品分析结果见表3。

    实例4

    将4.5克NaAlO2(上海试剂二厂,分析纯,Al2O350.9重%,Na2O 49.1重%,苛性比=1.55)溶于25克去离子水中制得低碱偏铝酸钠溶液,将17.7克规格与例1相同的氢氧化钠溶解在25克去离子水中制得浓度为39.80重%的氢氧化钠溶液,混合两溶液,在搅拌下加入100克规格与例1相同的硅酸钠溶液,在60℃老化1小时,制得摩尔组成为16Na2O∶Al2O3∶15SiO2∶321H2O的导向剂。

    按照摩尔组成为4Na2O∶Al2O3∶8.3SiO2∶187H2O的NaY水热合成配方,将13.2克规格与上述相同的NaAlO2溶于去离子水中制成低碱偏铝酸钠溶液。将7.5克规格与例1相同的Al2(SO4)3·18H2O溶于去离子水中,制成硫酸铝溶液,总去离子水量为66毫升。在186克规格与例1相同的硅酸钠溶液中,依次加入上述两溶液,混合搅拌0.5小时,制得不含导向剂的硅铝凝胶,然后在140℃晶化2小时,冷却至室温。

    将上述制得的事先经过140℃晶化的不含导向剂的硅铝凝胶倒入盛有27.3克上述制得的导向剂的烧杯中,混合搅拌均匀,导向剂的加入量为4.4%(以体系中总Al2O3摩尔数计),然后在98℃继续晶化13小时,其它制备步骤同实例1,所得产品分析结果见表4。

    对比例3

    导向剂的摩尔组成和NaY水热合成配方同实例4,只是导向剂不滞后加入,晶化条件为98℃,15小时,其它制备步骤同实例4,产品分析结果见表4。

    实例5

    导向剂摩尔组成和NaY水热合成配方同实例4,只是不含导向剂的硅铝凝胶在98℃晶化6小时以后,冷却至室温,再加导向剂,在98℃继续晶化12小时,其它制备步骤同实例1,所得产品的分析结果见表5。

    

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一种关于小晶粒NaY分子筛的制备方法。其制备过程是:首先将不含导向剂的硅铝凝胶在80180晶化110小时再投入导向剂,然后在90100继续晶化525小时,直到晶化完全。其它制备步骤与常规NaY水热合成方法相同。本发明制得的小晶粒NaY分子筛与常规法制得的NaY分子筛比较,具有相同的硅铝比和结晶度,但按本发明制得的NaY分子筛的晶粒(0.10.5微米)明显小于按常规方法制得的NaY分子筛的晶粒(0.。

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