[发明专利]一种介-微多级孔结构Y型沸石分子筛的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有介‑微多级孔结构的Y型沸石分子筛的制备方法，属于沸石分子筛制备技术领域，该方法过程包括：将NaY沸石分子筛、铵盐和水混合，经搅拌、过滤和洗涤后得到铵型Y型沸石分子筛；将铵型Y型沸石分子筛、含硼化合物和水混合搅拌，然后过滤、洗涤，最后经高温水热处理，即得介‑微多级孔结构的Y型沸石分子筛。相对于传统Y型沸石分子筛，本发明提供的介‑微多级孔结构Y型沸石分子筛具有丰富的介孔孔道结构，并且其制备方法过程简单、环境友好、成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种Y型沸石分子筛的制备方法，具体涉及一种具有介-微多级孔结构的Y型沸石分子筛的制备方法。

背景技术

流化催化裂化技术(FCC)因其具有投资少、原料适应性强、操作简单的特点，而成为当今世界重质油二次加工的重要手段，而这其中催化裂化催化剂起到了关键性作用。随着世界范围内优质轻质原油资源的日益枯竭以及延迟焦化产能的提高，炼厂为了增加效益，在催化裂化装置中掺炼大比例的渣油、焦化蜡油以及脱沥青油等劣质原油，从而对催化裂化装置的平稳运行以及裂化产品分布产生了严重影响，因此对催化裂化催化剂的性能提出了更高的要求。

Y型分子筛Si/Al比一般在1.5～3之间，属于八面沸石型(FAU)分子筛，具有三维十二元环孔道结构，直径大约为0.74nm。由于Y型分子筛独特的孔道结构、适合的酸性和热稳定性，被广泛应用于石化工业中，尤其是在流动床催化裂化(FCC)反应中起到了不可替代的作用。但由于Y型沸石分子筛相对狭窄的孔道结构导致直径较大的重油分子很难进入到孔径只有0.74nm左右的孔道中，此外，较小的孔径也增大反应物和生成物的传质阻力，使反应产物不能及时扩散沉积在催化剂表面形成积碳，降低了催化活性。因此，较小的孔径限制了微孔沸石在涉及大分子反应中的应用。

介孔材料如和常规的沸石分子筛相比，具有更大的孔径优势。允许较大直径的分子进入孔道，可以催化涉及大分子的反应。另一方面，较大的孔径减小了传质阻力，有利于反应物和生成物的扩散。但是,由于介孔分子筛无定形的孔壁结构导致其酸度和水热稳定性较差,尤其与微孔沸石相比要低很多，这些因素限制了其在催化方面的应用。

为了克服微孔沸石和介孔分子筛各自的局限性，很多研究者致力于寻找一种结合微孔沸石材料和介孔材料二者优点的新材料，既具有高水热稳定性和较高酸强度又包含有较大孔径,使二者优势互补，可在催化领域得到较大应用。将介孔模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到含有四丙基铵(TPA)的合成MFI沸石的凝聚溶液中，期望CTAB能导向介孔结构的形成，而微孔模板剂TPA可以在介孔壁上导向微孔的形成，从而形成具有微介孔结构的复合分子筛。但实际上两种模板剂是相互竞争组装，形成的是介孔材料和微孔材料的混合物。2008年，研究者制备了孔径可调的三维有序介孔碳硬模板，利用该硬模板成功合成了有序的纳米单晶，产生了晶间介孔。2011年，研究者创造性地合成了一系列的双功能的季铵盐表面活性剂，该表面活性剂可以同时导向介孔和微孔的生成。这些研究成果实现了多级孔分子筛的孔道结构，材料既含有介孔，又具有晶化的孔壁结构，但是这些方法合成成本过高、制备步骤复杂等，不利于工业化生产。

目前，催化裂化催化剂主要由Y型分子筛和基质组分两部分构成，其中Y型分子筛作为催化裂化催化剂的主要活性组分，对催化剂的催化裂化性能具有决定性作用。由于重油分子具有分子尺寸大、易生焦的特点，从而要求重油催化裂化催化剂不但要具有适宜的表面酸性，同时还要具有更大的比表面和孔体积，以有利于重油大分子的传质扩散。

Y型分子筛属于微孔沸石分子筛，其孔径2nm，这使得其作为活性组分难以满足当前重油催化裂化反应的需求。针对此问题，人们提出了制备具有介-微多级孔结构Y型分子筛的解决方法。相对于传统Y型分子筛，介-微多级孔结构Y型分子筛不但同样具有良好的表面酸性，同时还具有更高的比表面和孔体积，这使得其成为当前催化裂化领域的一个研究热点。