一种薄片状制造技术

本发明专利技术公开了一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种薄片状FAU分子筛催化剂、其制备方法及在高密度吸热航空燃料合成中的应用


[0001]本专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种薄片状
FAU
分子筛催化剂
、
其制备方法及在高密度吸热航空燃料合成中的应用
。

技术介绍

[0002]传统的石油基航空燃料中含有大量的链烷烃，其能量密度和热氧化安定性都较低，难以在较高的温度下保持稳定，无法满足现代超音速航空器发展的需求
。
此外，航空燃料的一个重要作用是冷却飞行器由于与高速冲压空气流摩擦而受到动态加热的结构部件
。
高密度吸热航空燃料是指密度大于
0.80g/mL
且具有优异吸热能力的航空燃料，可以在有限的油箱体积下极大地提高航空器的飞行速度
、
飞行距离和有效载荷，是超音速航空器的动力来源
。
[0003]苊
、
芴
、
菲
、
蒽等多环芳烃的碳数和航空燃料相近，对其进行一步加氢转化即可制备出密度
≥0.90g/mL
的高密度吸热航空燃料，该燃料具有高密度
、
高热值和高热氧化安定性
。
一步加氢转化反应中，多环芳烃会优先加氢饱和形成多环烷烃，然后进一步发生加氢异构
、
骨架重排
、
选择性开环等反应形成烷基金刚烷
(PSA)
和选择性开环产物
(SRO)
，
PSA
和
>SRO
的碳数与饱和的多环烷烃保持一致，降低了资源浪费
。PSA
和
SRO
是性能更加优异的高能量密度吸热型航空燃料组分，工业上通常采用两步催化反应进行制备，第一步采用加氢处理催化剂，多环芳烃先加氢饱和形成多环烷烃；第二步采用具有异构和开环性质的催化剂，饱和的多环烷烃在催化剂作用下发生异构和开环反应
。
但该两步制备方法其反应步骤繁琐，而且在不同的反应阶段需要采用不同的催化剂，成本较高
。
因此，采用多功能催化剂一步加氢转化多环芳烃合成高能量密度吸热型航空燃料是目前研究的热点
。
[0004]酸性分子筛负载活性金属组成的双功能催化剂是性能优异的多环芳烃一步加氢转化催化剂，申请人在先前申请的专利
CN2023104054230
中已经公开
Pt/HY
催化剂具有最好的多环芳烃一步加氢催化活性
。
但是分子筛固有的微孔结构会限制大分子多环芳烃的扩散，导致目标产物高密度吸热航空燃料的收率降低
。
大量研究表明，制备介孔分子筛可以抑制裂解，促进大分子反应物的扩散，可以提高航空燃料收率
。
为此提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种高分散薄片状
FAU
分子筛催化剂
、
其制备方法及在提高多环芳烃一步加氢转化合成高密度吸热航空燃料组分
PSA
和
SRO
的收率中的应用
。
本专利技术的方法采用硅烷化试剂作为软模板剂合成了富含介孔的薄片状
FAU
分子筛，并采用增强的强静电吸附法负载活性金属，合成了高分散的薄片状
FAU
分子筛催化剂
。
该催化剂具有更高的介孔孔容和外比表面积，在以多环芳烃为原料一步加氢转化合成高能量密度吸热型航空燃料反应中表现出更加优异的催化性能，极大的增强了高密度吸热航空燃料的收率
。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术第一方面公开了一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)
将一定量的硅源
、
铝源
、
碱源和水混合均匀；
[0009](2)
称取软模板剂加入到
(1)
所得的溶液中，在一定温度下混合一段时间；
[0010](3)
将
(2)
得到混合溶液在一定温度下晶化一段时间；在
70
‑
120℃
条件下晶化处理
72
‑
120h
，晶化过程中反应釜保持静止状态；优选地，晶化温度为
85℃
，晶化时间为
96h
；
[0011](4)
将
(3)
晶化后的混合物自然冷却至室温分离得到固体，在一定温度下干燥一段时间；在
80
‑
130℃
干燥处理5‑
16h
；优选地，干燥温度为
120℃
，干燥时间为
6h
；
[0012](5)
将
(4)
得到的固体在一定温度下焙烧一段时间，得到的固体粉末即为薄片状
FAU
分子筛；
[0013](6)
测量得到的薄片状
FAU
分子筛的饱和吸水量，重复测量三次，取平均值；
[0014](7)
配制活性金属前驱体溶液，以水作为溶剂，活性金属前驱体溶液中水的质量等于使用的薄片状
FAU
分子筛载体的饱和吸水量；采用氨水将活性金属前驱体溶液的
pH
值调至9‑
13
，优选
pH
值为
11.5
；活性金属前驱体溶液中活性金属含量为
0.02
‑
6.00wt
％，优选活性金属含量为
0.8
‑
2.0wt
％；
[0015](8)
采用增强的强静电吸附法将
(7)
的活性金属负载到薄片状
FAU
分子筛上；
[0016](9)
将
(8)
中静电吸附后得到的样品进行超声处理一段时间，然后在一定温度下干燥一段时间；超声处理时间为
0.2
‑
2h
，干燥处理时间为6‑
24h
；
[0017](10)
将
(9)
得到的固体在一定温度下焙烧一段时间，即得到高分散薄片状
FAU
分子筛催化剂
。
[0018]优选地，步骤
(1)
硅源为水玻璃
、
硅酸钠
、
正硅酸甲酯
、
气相二氧化硅
、
正硅酸乙酯
、
硅溶胶中的一种或多种，铝源为偏铝酸钠
、
硫酸铝
、
硝酸铝
、
薄水铝石
、
异丙醇铝中的一种或多种，碱源为氢氧化钠
、
氢氧化钾
、
碳酸钠
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
将一定量的硅源
、
铝源
、
碱源和水混合均匀；
(2)
称取软模板剂加入到
(1)
所得的溶液中，在一定温度下混合一段时间；
(3)
将
(2)
得到混合溶液在一定温度下晶化一段时间；
(4)
将
(3)
晶化后的混合物分离得到固体，在一定温度下干燥一段时间；
(5)
将
(4)
得到的固体在一定温度下焙烧一段时间，得到的固体粉末即为薄片状
FAU
分子筛；
(6)
测量得到的薄片状
FAU
分子筛的饱和吸水量，重复测量三次，取平均值；
(7)
配制活性金属前驱体溶液，以水作为溶剂，活性金属前驱体溶液中水的质量等于使用的薄片状
FAU
分子筛载体的饱和吸水量；采用氨水将活性金属前驱体溶液的
pH
调至9‑
13
；活性金属前驱体溶液中活性金属含量为
0.02
‑
6.00wt
％；
(8)
采用静电吸附法将
(7)
活性金属前驱体溶液中的活性金属负载到薄片状
FAU
分子筛上；
(9)
将
(8)
静电吸附后得到的样品进行超声处理一段时间，然后在一定温度下干燥一段时间；
(10)
将
(9)
得到的固体样品在一定温度下焙烧一段时间，即得到高分散薄片状
FAU
分子筛催化剂
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
硅源为水玻璃
、
硅酸钠
、
正硅酸甲酯
、
气相二氧化硅
、
正硅酸乙酯
、
或硅溶胶中的一种或多种，铝源为偏铝酸钠
、
硫酸铝
、
硝酸铝
、
薄水铝石
、
异丙醇铝中的一种或多种，碱源为氢氧化钠
、
氢氧化钾
、
碳酸钠
、
碳酸钾中的一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
软模板剂为
N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
[3
‑
(
三甲氧硅
)
丙基
]
氯化十二烷基铵
、N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
[3
‑
(
三甲氧硅
)
丙基
]
氯化十六烷基铵
、N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
[3
‑
(
三甲氧硅
)
丙基
]
氯化十八烷基铵
、[C
22
H
45
N
+
(CH3)2C6H
12
N
+
(CH3)2C6H
13
](Br
‑1)2、[C
20
H
41
N
+
(CH3)2C6H
12
N

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆法，牛晓坡，张香文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：