由NaY沸石出发制备的超稳Y (USY)是世界上用量最大的流化催化裂化(FCC)催化剂的主活性组分,其孔结构等性质决定着催化剂的性能。现有的水热处理改性技术面临着产品介孔不够丰富且连通性差、结晶度低等系列难题。解决问题的关键在于改变这种传统的介孔引入模式、研究揭示介孔形成的机理及调控规律。本研究旨在发展高硅铝比NaY沸石碱处理脱硅改性新技术,研究选择性脱硅过程中结构缺陷的形成规律,获得具有结构缺陷的NaY在进一步的水热处理脱铝过程中诱导二次孔起源、发育机理的数据。目标是掌握介孔和酸性调控的科学规律,促进催化剂制备技术由"技艺"向"科学"的发展,形成一套NaY沸石改性制备高性能USY活性组分的新技术,为打造高效能FCC催化剂活性组分平台技术奠定科学基础。另外本项目在NaY改性方面获得的基础研究成果,还将为相关研究领域(如加氢裂化催化剂)的发展提供基础科学数据。
NaY zeolite;selective desilication;mesopore;framework defect;catalytic cracking catalyst
在NaY沸石中引入介孔的传统方法是水热脱铝法,该方法虽然技术成熟但还面临着一些如产品介孔不够丰富、连通性差、结晶度低等一些难题。本项目在传统方法的基础上,发展了一种高硅铝比NaY沸石先经碱处理脱硅、再水热处理脱铝的改性新技术。通过对碱处理条件如碱浓度、处理温度、处理时间、碱源种类以及母液等因素的考察,确定了NaY碱处理改性的优化工艺条件。利用OH-IR和1H-NMR等手段对碱处理、水热处理过程中Y分子筛的结构变化进行了表征研究,揭示了NaY选择性脱硅过程中结构缺陷(特别是独特的含铝羟基窝)的形成机制,并在此基础上获得了具有结构缺陷的NaY在进一步的水热处理脱铝过程中诱导二次孔形成的数据,掌握了介孔和酸性调控的科学规律,形成了一套由NaY沸石改性制备高介孔含量、且连通性好的USY活性组分的新技术,和传统“两交两焙”法相比介孔体积相对提高66.7%。通过固定床微反和ACE评价发现,以新改性技术制备的USY作为催化剂活性组分,对大分子的裂化具有良好的催化裂化活性,针对大庆VGO的裂化可以大幅度提高汽油产品的收率、降低焦炭产率。此外对NaY的新改性技术成功进行了中试放大试验,迈出了NaY分子筛碱处理改性技术从实验室阶段迈向工业生产的重要一环。