一种高介孔量Y型沸石及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高介孔量Y型沸石的制备方法，其包括以下步骤：将Y型沸石在50‑120℃下进行铵离子交换处理，得到NH4Y沸石；将NH4Y沸石加入到浓度为0.1‑1M的缓冲溶液中打浆，得到浆液；在20‑120℃向所述浆液中缓慢滴加浓度为0.01‑1M的氟硅酸铵溶液，滴加完成后在20‑120℃下搅拌0.1‑5h，得到粗产品；对粗产品直接进行碱处理或者经过洗涤、干燥之后再进行碱处理，其中，所述碱处理是以浓度为0.01‑3.0M的碱性溶液在30‑120℃下对粗产品处理0.1‑5h，碱性溶液与粗产品的质量比为1‑50:1，优选5‑40:1；对碱处理后的粗产品在50‑120℃进行铵离子交换，再经过300‑800℃焙烧1‑8h、洗涤、干燥，得到所述高介孔量Y型沸石。

A high mesoporous Y zeolite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高介孔量Y型沸石及其制备方法
本专利技术涉及一种沸石分子筛及其制备方法，特别涉及一种高介孔量的Y型沸石及其制备方法，属于沸石分子筛制备

技术介绍
Y型沸石具有规则的三维孔道排列，较高的比表面积和强的酸性，已广泛用于石油石化工业中，其中催化裂化过程中使用率达70％以上。然而，因为原油油品质量的下降，重质油占可利用原油中比重越来越高，其利用与转化越来越受到广泛关注。但微孔Y型沸石的孔口尺寸只有0.74nm，在涉及大分子的催化反应中，因反应底物很难接触到催化活性中心以及物料进出的传质受限，从而导致其催化性能不能充分地发挥。为了解决这些问题，高介孔量Y型沸石的制备受到了广泛的关注。介孔Y型沸石可以通过直接合成和后改性的方法制备，这些方法都取得了很大的进展，但也各有利弊。直接合成介孔Y型沸石通常需要借助模板剂，得到的介孔Y型沸石介孔规则有序，分布均匀，但模板剂的引入不仅增加了合成成本，模板剂的脱除也会造成环境污染，因此多用于理论研究。通过脱铝或脱硅的后改性方法向Y型沸石的微孔结构中引入介孔是更行之有效的方法，这里所说的介孔称为二次介孔，通常是通过氮气物理吸附的手段进行表征。脱铝主要采用水热焙烧的方法，得到的样品被命名为USY。该方法是20世纪60年代发展起来的，在水蒸气存在下高温焙烧，Y型沸石会发生严重的骨架脱铝，既提高了分子筛骨架的硅铝比，提高了样品的水热稳定性，又因严重脱铝造成骨架结构的部分崩塌，进一步产生介孔。此外，采用无机酸或有机酸酸处理同样可以脱铝产生介孔。但是Y型沸石的酸量是和骨架铝含量直接相关的，脱铝造介孔的同时势必会损失Y型沸石的酸量。近几十年发展起来的碱处理脱硅技术也是造介孔有效的方法，但是该方法对样品的硅铝比有一定的要求，适宜的硅铝摩尔比为50-100，因此对于骨架硅铝比偏低的Y型沸石的应用不多。综上可见，提供一种高介孔度高酸量的Y型沸石及其制备方法是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高介孔量的Y型沸石及其制备方法，通过采用铵交换、脱铝补硅和碱处理相结合的方式制备得到的Y型沸石具有较高的介孔量。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高介孔量Y型沸石的制备方法，其包括以下步骤：步骤一：将Y型沸石在50-120℃下进行铵离子交换处理，得到NH4Y沸石；步骤二：将NH4Y沸石加入到浓度为0.1-1M(优选地0.2-0.6M)的缓冲溶液中打浆，得到浆液；步骤三：在20-120℃向所述浆液中缓慢滴加浓度为0.01-1M的氟硅酸铵溶液进行脱铝补硅，滴加完成后在20-120℃下搅拌0.1-5h，得到粗产品；步骤四：对粗产品直接进行碱处理或者经过洗涤、干燥之后再进行碱处理，其中，所述碱处理是以浓度为0.01-3.0M的碱性溶液在30-120℃下对粗产品处理0.1-5h，碱性溶液与粗产品的质量比为1-50:1，优选5-40:1；步骤五：对碱处理后的粗产品在50-120℃进行铵离子交换，再经过300-800℃焙烧1-8h、洗涤、干燥，得到所述高介孔量Y型沸石。在步骤一中，铵离子交换处理可以采用常规方式进行，本专利技术优选采用两交一焙的方式，即先进行铵离子交换，然后焙烧，然后再进行一次铵离子交换。铵离子交换处理是要得到交换度较高的NH4Y沸石。在步骤三中，添加氟硅酸铵的目的就是进行脱铝补硅，脱除铝，同时补硅，氟硅酸铵的用量越多，脱铝程度越高，可以根据需要的脱铝程度来确定氟硅酸铵的用量，例如可以采用以下方式进行确定：氟硅酸铵的用量以NH4Y沸石中的骨架铝含量确定，通过元素分析计算出处理的NH4Y沸石中的骨架铝的摩尔量，1mol氟硅酸铵对应1mol的Al。在上述制备方法中，优选地，所述Y型沸石包括NaY沸石、NH4Y沸石(一般为交换度较低的NH4Y沸石)或HY沸石等。其中，以SiO2和Al2O3计，所述Y型沸石的硅铝摩尔比优选为3-6:1。Y型沸石的晶粒尺寸优选为100-5000nm，更优选为200-300nm。在上述制备方法中，优选地，所述缓冲溶液为草酸铵、醋酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的溶液或者其中任意二者或多者的混合溶液。在上述制备方法中，优选地，所述碱性溶液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液、KOH溶液和氨水中的一种或几种的组合；更优选地，所述碱性溶液的浓度为0.01-3.0M。在上述制备方法中，优选地，所述步骤三为脱铝补硅处理，可以进行两次或多次。脱铝补硅处理的次数根据实际需要确定，如果脱铝程度较高，则分两步或多步进行，如果脱铝程度低，则一步即可。在上述制备方法中，优选地，所述步骤三为：一次脱铝补硅处理：在40-100℃向所述浆液中缓慢滴加浓度为0.05-0.5M的氟硅酸铵溶液，滴加完成后在40-100℃下搅拌0.5-3h，然后经过固液分离(例如抽滤或压滤等)、干燥，得到粗产品；或者：两次脱铝补硅处理：在40-100℃向所述浆液中缓慢滴加浓度为0.05-0.5M的氟硅酸铵溶液，滴加完成后在40-100℃下搅拌0.5-3h，然后经过固液分离(例如抽滤或压滤等)、干燥、焙烧，然后再在40-100℃向浆液中缓慢滴加浓度为0.05-0.5M的氟硅酸铵溶液，滴加完成后在40-100℃下搅拌0.5-3h，然后经过固液分离(例如抽滤或压滤等)、干燥，得到粗产品。根据本专利技术的具体实施方法，上述制备方法可以包括以下具体步骤：铵离子交换：将Y型沸石首先进行铵离子交换处理，得到交换度较高(优选80％以上)的NH4Y沸石；打浆：将其置于缓冲溶液中打浆，得到浆液；液相脱铝补硅：向浆液中缓慢滴加氟硅酸铵溶液进行脱铝补硅反应，滴加完成后在适当温度下进行搅拌，得到粗产品；碱处理：脱铝补硅制得的粗产品直接进行碱处理，或者经过洗涤、干燥后进行碱处理；铵离子交换和焙烧：碱处理后得到的粗产品充分洗涤后进行铵离子交换和焙烧，得到所述高介孔量Y型沸石。本专利技术还提供了一种高介孔量Y型沸石，其是由上述制备方法制备得到的。优选地，该高介孔量Y型沸石的介孔体积为0.20-0.80cm3/g。本专利技术所提供的上述高介孔量Y型沸石的介孔孔径在2-50nm内可控(即可以通过改变实验条件，比如脱铝程度、碱液浓度、起始硅铝比等来调变最终产品的孔径大小，例如碱液浓度大，最终产品的介孔孔径较大)，总酸量明显高于常规USY样品。本专利技术还提供了上述高介孔量Y型沸石在催化裂化反应、加氢裂化反应、烷基化反应和异构化反应中的应用。本专利技术所提供的制备方法通过液相法脱铝补硅与碱处理的完美结合制备得到了一种高介孔量的Y型沸石。本专利技术使用的液相法脱铝补硅与水热脱铝补硅具有很大不同，主要体现在脱除骨架铝的同时补充部分外来硅，这样产生的晶体有一定的缺陷位；另一方面，未补充到骨架脱铝空位的硅物种以无定形的形式沉积在晶粒表面，造成晶粒外表面富硅，内部富铝的特殊结构。针对此种特殊结构，本专利技术通过碱处理洗脱晶粒表面的无定形物质，同时进行骨架T原子脱除，最后进行铵离子交换和焙烧得到高介孔量的Y型沸石。本专利技术提供的制备方法是高介孔量Y型沸石的简单有效的制备方法，制备简单，实验条件缓和，原料成本低，。由该方法制得的高介孔量Y型沸石对初始Y型沸石的硅铝比和晶粒尺寸无要求，介孔体积大，并且可以通过实验条件的调控对最终产品的介孔孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高介孔量Y型沸石的制备方法，其包括以下步骤：步骤一：将Y型沸石在50‑120℃下进行铵离子交换处理，得到NH4Y沸石；步骤二：将NH4Y沸石加入到浓度为0.1‑1M的缓冲溶液中打浆，得到浆液；步骤三：在20‑120℃向所述浆液中滴加浓度为0.01‑1M的氟硅酸铵溶液进行脱铝补硅，滴加完成后在20‑120℃下搅拌0.1‑5h，得到粗产品；步骤四：对粗产品直接进行碱处理或者经过洗涤、干燥之后再进行碱处理，其中，所述碱处理是以浓度为0.01‑3.0M的碱性溶液在30‑120℃下对粗产品处理0.1‑5h，碱性溶液与粗产品的质量比为1‑50:1，优选5‑40:1；步骤五：对碱处理后的粗产品在50‑120℃进行铵离子交换，再经过300‑800℃焙烧1‑8h、洗涤、干燥，得到所述高介孔量Y型沸石。

【技术特征摘要】
1.一种高介孔量Y型沸石的制备方法，其包括以下步骤：步骤一：将Y型沸石在50-120℃下进行铵离子交换处理，得到NH4Y沸石；步骤二：将NH4Y沸石加入到浓度为0.1-1M的缓冲溶液中打浆，得到浆液；步骤三：在20-120℃向所述浆液中滴加浓度为0.01-1M的氟硅酸铵溶液进行脱铝补硅，滴加完成后在20-120℃下搅拌0.1-5h，得到粗产品；步骤四：对粗产品直接进行碱处理或者经过洗涤、干燥之后再进行碱处理，其中，所述碱处理是以浓度为0.01-3.0M的碱性溶液在30-120℃下对粗产品处理0.1-5h，碱性溶液与粗产品的质量比为1-50:1，优选5-40:1；步骤五：对碱处理后的粗产品在50-120℃进行铵离子交换，再经过300-800℃焙烧1-8h、洗涤、干燥，得到所述高介孔量Y型沸石。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述Y型沸石包括NaY沸石、NH4Y沸石或HY沸石；优选地，以SiO2和Al2O3计，所述Y型沸石的硅铝摩尔比为3-6:1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述Y型沸石的晶粒尺寸为100-5000nm，优选为200-300nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述缓冲溶液为草酸铵、醋酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的溶液或者其中任意二者或多者...

【专利技术属性】
技术研发人员：申宝剑，李程，袁德林，王闻年，金文龙，李磊，康春燕，郑庆庆，米硕，孙厚祥，余倩倩，郭巧霞，韩华军，申宝华，申波俊，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11