一种催化材料及其制备方法技术

一种催化材料，其特征在于该催化材料的XRD谱图中显示同时具有FAU晶相结构以及拟薄水铝石非晶相结构，所述的拟薄水铝石非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘生长，两种结构连接在一起；拉曼光谱中，a/b＝1.5～10，其中，a表示拉曼位移为500cm

A Catalytic Material and Its Preparation Method

A catalytic material is characterized in that the XRD spectra of the catalytic material show both FAU crystal structure and pseudoboehmite amorphous structure. The pseudoboehmite amorphous structure grows along the edge of FAU crystal structure and the two structures are connected together. In Raman spectra, a/b=1.5-10, where a represents a Raman shift of 500 cm.

【技术实现步骤摘要】
一种催化材料及其制备方法
本专利技术涉及一种催化材料及其制备方法，更进一步本专利技术涉及一种同时含有微孔结晶结构与介孔非晶结构的复合结构的催化材料及其制备方法。
技术介绍
催化裂化是石油炼制过程中非常重要的工艺过程，广泛应用于石油加工工业中，在炼油厂中占有举足轻重的地位。在催化裂化工艺中，重质馏分如减压馏分油或更重组分的渣油在催化剂存在下发生反应，转化为汽油、馏出液和其他液态裂化产品以及较轻的四碳以下的气态裂化产品。催化裂化反应过程遵循正碳离子反应机理，因此需要使用酸性催化材料，特别是具有较强B酸中心的催化材料。无定形硅铝材料即是一种酸性催化材料，其既具有B酸中心又具有L酸中心，是早期催化裂化催化剂中的主要活性组分，但由于其裂化活性较低且所需要的反应温度比较高逐渐被结晶分子筛所替代。结晶分子筛是一类孔径小于2nm、具有特殊晶相结构的多孔材料，根据IUPAC的定义，孔径小于2nm的材料命名为微孔材料，因此结晶分子筛或沸石一般均属于微孔材料，这类微孔分子筛材料由于具有较为完整的晶体结构以及特殊的骨架结构，因此具有较强的酸性及较高的结构稳定性，在催化反应中显示出很高的催化活性，广泛应用于石油加工和其他催化工业中。Y型分子筛作为一种典型的微孔分子筛材料，由于其孔道结构规整，稳定性好，酸性强，在催化裂化、加氢裂化等领域得到大规模应用。用于催化裂化催化剂中时，通常需要对Y型分子筛进行一定的改性处理，如通过稀土改性抑制骨架脱铝，提高分子筛结构稳定性，增加酸中心保留程度，进而提高裂化活性；或经过超稳化处理，提高骨架硅铝比，进而提高分子筛的稳定性。随着石油资源的日益耗竭，原油重质化、劣质化趋势明显，掺渣比例不断提高，同时市场对轻质油品的需求未减，因此近年来在石油加工工业中越来越重视对重油、渣油的深加工，很多炼厂已开始掺炼减压渣油，甚至直接以常压渣油为裂化原料，重油催化裂化逐渐成为炼油企业提高经济效益的关键技术，而其中催化剂的大分子裂化能力则是关注的焦点。在常规裂化催化剂中Y型分子筛是最主要的裂化活性组元，但由于其较小的孔道结构，在大分子反应中表现出较为明显的孔道限制作用，对于重油或渣油等大分子的裂化反应同样显示出一定的抑制作用。因此，对于重油催化裂化，需要使用孔径较大，对反应物分子没有扩散限制，且具有较高裂化活性的材料。根据IUPAC定义，孔径介于2～50nm的材料为介(中)孔材料，而重油或渣油等大分子的尺寸范围正处于这个孔径范畴内，因此介孔材料特别是介孔硅铝材料的研究引起了催化领域研究人员的极大兴趣。介孔材料最早出现在1992年，由美国Mobil公司首先研制成功(BeckJS，VartuliJZ，RothWJetal.，J.Am.Chem.Comm.Soc.，1992，114，10834-10843)，命名为M41S系列介孔分子筛，包括MCM-41(MobilCorporationMaterial-41)和MCM-48等，分子筛的孔径可达1.6～10nm，均匀可调，孔径分布集中，比表面积和孔体积大，吸附能力强；但由于该类分子筛的孔壁结构为无定形结构，水热稳定性差且酸性较弱，无法满足催化裂化的操作条件，工业应用受到很大的限制。为解决介孔分子筛水热稳定性差的问题，部分研究工作集中于提高分子筛孔壁厚度，如采用中性模板剂可以得到孔壁较厚的分子筛，但酸性较弱的缺点仍旧存在。在CN1349929A中公开了一种新型的介孔分子筛，在分子筛孔壁中引入沸石的初级和次级结构单元，使其具有传统沸石分子筛的基本结构，该介孔分子筛具有强酸性和超高的水热稳定性。但这种分子筛的不足在于需使用价格昂贵的模板剂，且孔径仅有2.7nm左右，对于大分子裂化反应仍有较大的空间位阻效应，高温水热条件下结构易塌陷，裂化活性较差。在催化裂化领域中，硅铝材料由于其具有较强的酸性中心和很好的裂化性能而得以广泛的应用。介孔概念的提出，又为新型催化剂的制备提供了可能，目前的研究结果多集中在使用昂贵的有机模板剂和有机硅源，并且多数要经过高温水热后处理过程。为了降低制备成本并得到介孔范围内的多孔材料，更多的研究工作集中于无序介孔材料的开发。US5,051,385公开了一种单分散中孔硅铝复合材料，将酸性无机铝盐和硅溶胶混合后再加入碱反应制成，其中铝含量为5～40重量％，孔径20～50nm，比表面积50～100m2/g。US4,708,945中公开的方法是先在多孔一水软铝石上负载氧化硅粒子或水合氧化硅，再将所得复合物在600℃以上水热处理一定时间，制得氧化硅负载在类一水软铝石表面上的催化剂，其中氧化硅与过渡态一水软铝石的羟基相结合，表面积达100～200m2/g，平均孔径7～7.5nm。US4,440,872中公开了一系列酸性裂化催化剂，其中一些催化剂的载体是通过在γ-Al2O3上浸渍硅烷，然后经500℃焙烧或水蒸汽处理后制得的。CN1353008A中采用无机铝盐和水玻璃为原料，经过沉淀、洗涤、解胶等过程形成稳定清晰的硅铝溶胶，后经干燥得到白色凝胶，再在350℃～650℃下焙烧1～20小时得到硅铝催化材料。在CN1565733A中公开了一种中孔硅铝材料，该硅铝材料具有拟薄水铝石结构，孔径分布集中，比表面积约200～400m2/g，孔容0.5～2.0ml/g，平均孔径介于8～20nm，最可几孔径为5～15nm，该中孔硅铝材料的制备不需使用有机模板剂，合成成本低，得到的硅铝材料具有高的裂化活性和水热稳定性，在催化裂化反应中表现出良好的大分子裂化性能。
技术实现思路
专利技术人在大量试验的基础上发现，在具有酸性强、结构稳定、裂化活性高等优点的微孔分子筛材料，如具有FAU晶体结构的Y型分子筛之上，衍生生长具有孔径尺寸大、扩散阻力小、大分子反应活性高等优点的介孔结构，使两种结构有机结合在一起，形成连续通畅的梯度孔分布以及特殊的梯级酸中心分布的催化材料，在催化反应中可促进大分子转化反应。基于此，形成本专利技术。因此，本专利技术的目的之一是提供一种同时具有微孔结构和介孔结构、两种孔道结构搭建在一起、具有一定梯度孔分布的催化材料，其结构稳定性更加优异、裂化活性更高。本专利技术的目的之二是提供本专利技术的催化材料的制备方法。为了实现本专利技术的目的之一，本专利技术提供的催化材料，其特征在于，该催化材料的XRD谱图中显示同时具有FAU晶相结构以及拟薄水铝石非晶相结构，所述的拟薄水铝石非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘生长，两种结构连接在一起，以氧化物重量计，该催化材料的无水化学表达式为：(4～12)Na2O·(25～65)SiO2·(25～70)Al2O3，其比表面积为350～750m2/g，介孔比表面积为50～450m2/g，总孔体积为0.5～1.5ml/g，介孔孔体积为0.2～1.2ml/g。拉曼光谱(Ramam)可用于结构分析，其基于振动时极化度的变化，通过与入射光子产生能量交换，使散射光子的能量与入射光子的能量产生差别，即拉曼位移(Ramanshift)，从而确定对应的结构。本专利技术的催化材料的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10.0，其中a表示拉曼位移为500cm-1的谱峰峰强度，b表示拉曼位移为350cm-1的谱峰峰强度。本专利技术的催化材料，所说的FAU晶相结构在XRD谱图中的体现是在6.2°、10.1°、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化材料，其特征在于该催化材料的XRD谱图中显示同时具有FAU晶相结构以及拟薄水铝石非晶相结构，所述的拟薄水铝石非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘生长，两种结构连接在一起；拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10.0，其中，a表示拉曼位移为500cm‑1的谱峰峰强度，b表示拉曼位移为350cm‑1的谱峰峰强度。

【技术特征摘要】
1.一种催化材料，其特征在于该催化材料的XRD谱图中显示同时具有FAU晶相结构以及拟薄水铝石非晶相结构，所述的拟薄水铝石非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘生长，两种结构连接在一起；拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10.0，其中，a表示拉曼位移为500cm-1的谱峰峰强度，b表示拉曼位移为350cm-1的谱峰峰强度。2.按照权利要求1的催化材料，以氧化物重量计，该催化材料的无水化学表达式为(4～12)Na2O·(25～65)SiO2·(25～70)Al2O3。3.按照权利要求1的催化材料，其比表面积为350～750m2/g，介孔比表面积为50～450m2/g。4.按照权利要求1的催化材料，其总孔体积为0.5～1.5ml/g，介孔孔体积为0.2～1.2ml/g。5.按照权利要求1的催化材料，其特征在于BJH曲线显示梯度孔分布特征，分别在3～4nm、8～15nm和18～30nm出现可几孔分布。6.权利要求1的催化材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑金玉，王成强，罗一斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11