分子筛裂化催化剂合成及半合成高铝担体文献调查报告(2)

2019-04-22 12:31

表3

催 化 剂 Al2O3 % 表面积,米2/克 孔体积,毫升/克 (N2) (H2O) 平均孔径,A° (N2) (H2O) 相对活性 1112°F 处理3小时 1630°F 处理6小时 重量 体积 重量 体积 重量 体积 半人造 33 255 0.62 0.71 97 111 60 61 44 53 41 41 高 铝 25 460 0.8 0.8 69 69 0.5 93 62 80 46 44 低 铝 13 500 0.77 0.77 62 62 110 101 57 76 36 36 UOP 1200°F6小时 60磅/时2 由表3中可见,高铝催化剂和半人造催化剂经水蒸汽处理后,活性下降较低催化剂少,说明稳定性好。

最近美国格瑞斯公司(W.R.Grace)在油气杂志上发表一篇文章

(10)

,在担

体中加入不同量的Y型分子筛,制备了三种具有不同特点的催化剂,其中CBZ-1是一种高活性催化剂,用来作为对比的标准,其他两种是中等活性催化剂。AGZ类型的催化剂是用人造高铝硅酸铝做担体,强度最好。

表4中所列数据说明SOZ-1的产品中轻质循环油多,焦炭少。AGZ-19是高强度的催化剂。三种催化剂都具有较低表面积。

表4

催 化 剂 Al2O3 % Na2O % 表面积,米2/克 孔体积,毫升/克 视密度,克/毫升 SCZ-1 31.5 6.06 306 0.57 0.52 AGZ-19 25.0 6.25 335 0.50 0.58 CBZ-1(平衡) 29.1 6.46 340 0.50 0.52 6

戴维逊指数 泽西指数 微反活性 试验装置的转化率 汽油/转化率 C4= , %(体) 轻质循环油,%(体) 焦炭,%重 21 2.5 79 64 0.81 4.0 32.0 2.9 15 1.2 82 70.5 0.84 4.0 26.0 3.7 35 4.0 88 75 0.83 3.2 19.5 3.9 日本催化剂和化学工业公司的商品催化剂中,也将人造高铝硅铝作为担体,做成分子筛催化剂,稳定性也较好,见表5。

由查阅过的专利所述制备人造高铝硅铝催化剂或担体的方法通常有下列几种:

1,用低模数(SiO2/Na2O)的水玻璃作原料制备硅铝胶,当模术为11时,不用加氨水调PH值,就可以制备出含Al2O3为30%的硅铝担体,但因Na2O太高,专利中虽然提出了方法,可是具体例子很好。

2,分布沉淀法制备高铝,方法与制备低铝胶体时相同,只是多加硫酸铝溶液,相应地用于沉淀铝的氨水量也增加。

3,用共胶法(也叫共沉淀法)制备高铝担体,也就是说在氧化硅还没有凝胶之前,即将硫酸铝加进去,然后调PH值,使氧化硅、氧化铝一齐凝结出来。

表5

催 化 剂 无定型 低铝 Al2O3 % Na2O % 视密度,克/毫升 表面积,米2/克 孔体积,毫升/克 平均孔径,A° 760℃水蒸汽处理12小时 Y型分子筛催化剂 SC-C 14.80 0.020 0.49 540 0.80 59 69.0 49.2 SZ-H 29.0 0.025 0.43 502 0.88 70 73.6 50.7 高铝 28.61 0.013 0.41 511 0.93 73 46.2 29.1 13.75 0.012 0.47 560 0.73 52 40 27.2 转化率% 汽油% 7

760℃水蒸汽处理96小时 转化率% 汽油% / / / / 48.8 37.4 59.9 44.0 4,在水玻璃中加铝酸钠和硫酸铝,不用加氨,硅铝胶就凝结出来,制备出硅酸铝催化剂。此法可省去氨液。

5,将氢氧化铝粉末加进水玻璃或硫酸铝溶液中,然后再按分步沉淀法或共胶法制备硅铝胶体。此法可节省酸碱原料,又便于催化剂的洗涤,而且制得的催化剂强度好。但是要求氢氧化铝粉末具有较细的粒度,以后在专利介绍中再详述。

6,将硅铝凝胶与氧化铝胶体混合在一起,这样来提高担体的铝含量,因为要做氧化铝胶体,故手续麻烦。

此外,还有用中性铝盐或有机铝化物制备高铝担体的方法,但因工业上不便使用,专利报导也较少。

今将已调查过得制备高铝催化剂或担体的美英专利整理介绍于下: (1)硫酸分步沉淀法制备高铝催化剂:例如壳牌公司所发表的专利US2,565886,专利题目是:硅铝催化剂的备制。此专利中用美国专利2,469,314做为对比,制备方法介绍如下:

3.2体积的水玻璃(以钠来计算为1.28当量浓度)加上1体积4.1当量浓度的硫酸成为PH为3.5的溶胶,每升含93克的氧化硅,老化后加2.25体积水,搅拌后PH为4.1,再加0.06体积2.9当量浓度的氨液,是PH为7.0,以后经过滤、洗涤、干燥等手续制成催化剂。

洗涤方法,可以用足够量的水洗,或是用盐酸将水调至PH为2.7,洗去Na+,再用PH为8的氨水洗去SO4=。此法制得的催化剂规格如下:

表6 催化剂制备专利 Al2O3 % Na2O % SO4= % 视密度,克/毫升 平均孔径,Ao 表面积,米2/克 US2,565,866 22.0 0.17 0.09 0.92 51 497 US2,469,314 24.2 0.03 <0.06 0.80 56 493 此外,戴维逊公司发表的专利US2684340也是用硫酸法制高铝含量的硅铝,题目是硅酸铝催化剂中洗去硫酸根的方法,所制催化剂含量24%的氧化铝。洗

8

涤方法是先用PH为4的盐酸水溶液或(NH4)2SO4溶液洗去Na,再用PH为7-8的氨水洗去SO4=。

(2)CO2分步沉淀法制备高铝催化剂:例如格瑞斯公司发表的专利US3434976,题目是硅铝催化剂的制备。制备方法是将0.179公斤的CO2气体与15公斤含5.5%的氧化硅的水玻璃液,共同通过50尺长的管子混合后,流进缶中,此时PH10.0-10.1,20秒钟后凝胶,老化30分钟,加入4.17公斤的硫酸铝溶液,此溶液含6.6%的氧化铝和1%的游离酸,此时ph值为5-6,然后用氨水将PH值调到8.3,经过滤后将滤饼进行洗涤。

洗涤方法是先用4%的硫酸氨水溶液洗四次,在用PH值为9.5的氨水洗三次,再用脱离子水洗。干燥后,催化剂中含47%的氧化铝,含Na2O为0.015%,因为三氧化二铝大于30%,虽再多用氨水洗后,硫酸根离子仍为3.2%,不易洗净。以后在用碳酸氨代替氨水,可使硫酸根离子洗至小于1%。

用CO2法制备高铝担体,可以参看制备低铝催化剂的方法,如US2886512、BP796756都是GRACE公司发表的专利,其中提到用以中和水玻璃中氧化钠的二氧化碳量甚为重要(即中和度)。如果中和度超过150%时,则有NaHCO3生成,至使催化剂中硫酸根离子不易洗净。当中和度达70%时,活性最好,但是,此时水玻璃中尚有一部分硅酸钠未被中和,这部分硅酸钠将可能与硫酸铝溶液共沉淀。

1959年GRACE公司在世界石油这本杂志上发表了这种制备催化剂的方法及工业上使用这种催化剂的优越性。

(3)共胶法制备高铝担体或催化剂US2872410,专利题目是改进了的硅铝催化剂及在碳氢化合物裂化过程中的应用。这是辛克来(SINCLAIR REFINING)公司于1959年发表的专利,制备方法是先将水玻璃溶液加点硫酸,使水玻璃中的氧化硅成溶胶状,再加硫酸铝溶液,氧化硅和氧化铝共同凝结成胶体,然后经过滤、干燥、洗涤后成为催化剂。专利认为从全面考虑以三氧化二铝含量为27-35%为最好,成胶时PH值要小于3。当ph值为5-11时,硫酸铝与水玻璃化合易生成沸石性钠,这种沸石性钠必须用大量的氨离子交换才能将钠离子洗净。因此,共胶时所省酸碱的费用被洗涤时所用氨盐费用所抵消

(12)

(11)

+

,而且在PH值

小于3时,还可避免局部凝成胶块以至生成不均匀的胶体,这个专利制备催化剂可以和不同洗涤方法一样,可用大量水将硫酸根离子和钠离子洗净,专利中说先洗后干,要洗200小时,而先干后洗,只用20多小时即可将催化剂洗涤合格,

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最后催化剂中含Al2O3 30.7%,Na2O为0.06%,SO4 为0.01%,视比重为0.08,表面积为493米2/克,平均孔径为56。这样制得得催化剂与硫酸分步沉淀法相比较,催化剂稳定性好,例如在650℃水蒸气处理6小时后,此催化剂的相对活性为100以上,而用分步沉淀法制出的催化剂,虽然Al2O3含量相同,相对活性却只有89.5。

BP1,191,497,题目是用水玻璃及硫酸铝制备硅铝裂化催化剂,这是格瑞斯(W.R.Grace)公司发表的专利,是将水玻璃和硫酸铝溶液通过喷嘴混合后成为硅酸胶。此法可节省硫酸。专利中说明凝胶温度,硫酸铝浓度,搅拌混合程度均影响制得担体的孔体积。此专利所制担体表面积小于350米2/克,担体经水蒸汽处理后,表面积降低较少,故水蒸汽稳定性好,孔体积为0.82,戴维逊指数为43.6,专利中将分子筛在制备过程中加在此担体上做成分子筛催化剂,结果见表7和表8。

担体的物化性质 表7 担体成胶温Al2O3% Na2O 号 1 2 3 4 度 79 100 75 100 13.9 13.9 24.4 25.0 % 0.02 0.001 0.02 0.01 SO4= % 0.04 0.04 0.21 0.09 530℃焙烧3小时后 =

戴维逊指表面积孔体积数 2米/克 毫升/克 261 276 141 193 0.66 0.78 0.82 1.2 20.4 32.3 43.6 45.5 催化剂的稳定性 表8 催化剂 Al2O3% X型分子筛% 制备方法 660℃水蒸气处理后 表面积,米/克 孔体积,毫升/克 2高铝硅酸铝 27 0 一般方法 300 0.6 分子筛催化剂 13 7 本专利 155 0.38 分子筛催化剂 25 7 本专利 127 0.30 10


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