姜山 謝方

摘要：本文通過制備一種老化時(shí)間短，活性較高的導(dǎo)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(xì)研究了新配比導(dǎo)向劑的老化時(shí)間對(duì)導(dǎo)向劑活性的影響。通過實(shí)驗(yàn)確定在高溫條件合成NaY分子篩的時(shí)間，合成的NaY分子篩相對(duì)結(jié)晶度較現(xiàn)有溫度合成的NaY分子篩高。

關(guān)鍵詞：分子篩合成;NaY分子篩;導(dǎo)向劑;相對(duì)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(duì)均勻的、發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，使其廣泛應(yīng)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(dǎo)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(bào)道較少。

本工作提出使用高效NaY分子篩導(dǎo)向劑，并應(yīng)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(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

工業(yè)水玻璃，模數(shù)為3.10，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)驗(yàn)步驟

導(dǎo)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(shí)。攪拌完后，在30～40℃的條件下進(jìn)行老化，老化時(shí)間8～48h得到NaY分子篩合成的導(dǎo)向劑。導(dǎo)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(dǎo)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(shí)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(yīng)的衍射圖。標(biāo)樣的衍射圖中的次強(qiáng)峰2θ角度為23.3o～23.6o時(shí)的峰強(qiáng)度（峰高）與相同條件下樣品的峰強(qiáng)度相比，得到樣品的相對(duì)結(jié)晶度[4]。

二、結(jié)果與討論

2.1 高效導(dǎo)向劑的合成

導(dǎo)向劑在制備過程中，老化時(shí)間影響導(dǎo)向劑中所含粒子的結(jié)果變化，進(jìn)而影響導(dǎo)向劑的活性。[5]固定其它條件不變，研究不同的老化時(shí)間導(dǎo)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(dǎo)向劑不能促進(jìn)Y型分子篩晶化反應(yīng)。隨老化時(shí)間的增長(zhǎng)，用此導(dǎo)向劑合成的分子篩結(jié)晶度逐漸提高，說明老化時(shí)間的延長(zhǎng)可以形成穩(wěn)定的次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，有利于導(dǎo)向劑促進(jìn)分子篩結(jié)晶過程，即導(dǎo)向劑的活性增強(qiáng)。在16～24小時(shí)時(shí)導(dǎo)向劑的活性最強(qiáng)。但老化時(shí)間過長(zhǎng)超過48小時(shí)后有明顯的鋁粉析出，導(dǎo)向劑活性明顯降低。

2.2 NaY分子篩的合成

使用上述高效導(dǎo)向劑，陳化一定時(shí)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(shí)間條件下不同晶化溫度對(duì)相對(duì)結(jié)晶度的影響。通過測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在95～130℃的條件下均能合成NaY分子篩。對(duì)比發(fā)現(xiàn)在100～130℃條件下合成的NaY分子篩相對(duì)結(jié)晶度均高于95℃的條件下合成。

進(jìn)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(duì)結(jié)晶度較高，當(dāng)溫度增加時(shí)相對(duì)結(jié)晶度卻有所降低。主要原因?yàn)?，?dāng)溫度升高時(shí)晶化速度加快，同時(shí)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(dǎo)向劑是一種無(wú)色透明溶液，流動(dòng)性較好。能夠在較短的時(shí)間內(nèi)具備誘導(dǎo)NaY分子篩結(jié)晶的作用。

2.本導(dǎo)向劑具有較高的導(dǎo)向劑活性，對(duì)NaY分子篩的合成誘導(dǎo)能力較強(qiáng)。

3.本文使用的導(dǎo)向劑，在110℃條件下，以水玻璃為硅源可以合成相對(duì)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(shí)應(yīng)合理選擇晶化時(shí)間，在晶化完成后及時(shí)和液相分離，避免轉(zhuǎn)晶。

參考文獻(xiàn)

[1]熊彩云，李彩今，于紅等.高溫合成NaY分子篩[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2007，9（28）：1634-1636.

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