分子筛裂化催化剂合成及半合成高铝担体文献调查报告(6)

2019-04-22 12:31

合喷嘴与每分钟0.5加仑的硫酸铝溶液(浓度为:Al2O3 38.7克/升)混合,然后,加5.8立升14%的NH4OH溶液,PH由3.6调到7.4。加入2780克高岭土,再加733克ReX分子筛,加200毫升14%的NH4OH使PH约为7.4。经过滤、喷雾干燥、洗涤,成为分子筛催化剂。此催化剂含33%的高岭土。

例15, 与例14不同之点是成胶温度为37℃,加分子筛后只加100毫升NH4OH。

例16, 与例14不同处是成胶温度为28℃,硫酸铝流速为0.25加仑,加过分子筛后,加400毫升NH4OH溶液。

例17, 高岭土先加进水玻璃溶液中,再加530克ReY型分子筛,其它步骤同例14。

催化剂物化性能和裂化性能见表27:

表27

人造成胶样品 SiO2·Al2O3温度 中Al2O3% ℃ 14 15 16 17 一般高铝 25 25 25 25 25 24 37 28 24 - 制法 SiO2·Al2O3加白土 SiO2·Al2O3加白土 SiO2·Al2O3加白土 水玻璃加白土 不加白土 分子筛% ReX,7 ReX,7 ReX,7 ReX,7 0 表面积 米/克 189 187 204 221 - 2微反活性%毫升/克 (体) 孔体积 0.62 0.68 0.63 0.81 - 75 77 84 80 63 4,铝酸钠法制备硅铝胶加高岭土半人造催化剂:

U.S. 3,023,172, 题目是硅铝微球裂化催化剂的制备,为氰氨公司发表的专利,高岭土的加入方法与其他专利相同。

5,氧化硅胶体加高岭土和分子筛的半人造催化剂:

这种方法的专利有U.S. 3,501,418,B.P. 1,184,350,Fr.1,543,684, S.African 6,801,805等。制得的催化剂稳定性好,汽油产率高,积炭少,耐磨强度好,一般采用低表面的氧化硅制备半人造担体。

U.S. 3,501,418,是格瑞斯公司发表的专利。制备方法是将2300克高岭土加入2190毫升硫酸溶液(浓度为:30毫升浓硫酸加水稀释到1290克)中,在103.4℃加热1小时,再用水稀释成11.2立升加入74.2加仑SiO2为5.5%的水玻璃溶液,混合15分钟后,PH为3.7,加4立升14%的氨水调PH后,过滤,

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滤饼内加85.5克ReX型分子筛,打浆后喷雾干燥、洗涤制成催化剂。在微型反应中测活性(反应温度:477℃),测定结果见表28:

表28

催化剂 SiO2+高岭土 SiO2+高岭土+分子筛 一般高铝 Si-Al 表面积 孔体积 转化率 积炭 Al2O3% Na2O% SO4% Re2O3% 米2/克 毫升/克 %(体) %(重) 19.2 20.4 - 0.04 0.07 0.07 0.11 - - 0 2.73 - 353 293 400 0.40 0.43 0.80 51.8 84.2 63.3 3.4 8.9 6.6 B.P. 1,184,350, 是格瑞斯公司发表的专利,由于高岭土加入量不同,催化剂活性也不同。

例1,将110克高岭土和27.5克经焙烧后的ReX分子筛,加到100克含5.5%SiO2的水玻璃溶液中,搅拌后,内加200克H2SO4(相当0.28克浓硫酸)使成凝胶,老化15分钟,再经过滤、喷雾干燥、洗涤成为催化剂。含高岭土38%、分子筛10%。

例2,方法与例1相同,只是加220克高岭土、10%的分子筛。 催化剂于422℃微型反应器中测活性,结果列入表29中。 表29

催化剂 例1 例2 表面积 米/克 117 320 2孔体积 毫升/克 转化率 %(体) 汽油 %(体) 0.39 0.28 66.0 76.2 54.3 63.8 27

四、以高岭土作担体加分子筛的催化剂

专利有:U.S. 3,210,266 U.S. 3,382,188 U.S. 3,391,088 U.S. 3,406,124 B.P. 1,191,126

专利U.S. 3,210,266, 3,391,088, 3,406,124 都是莫毕尔公司发表,这种方法制备的分子筛催化剂,必须经过水蒸气处理,催化剂的活性方可大大改善,分子筛中Na+可以于担体产生固相离子交换。这样,催化剂中Na+含量较高,但活性、稳定性还好。其中固态离子交换反应式如下:

ReNaY+H-凝胶 ReHY + Na-凝胶 或ReNaY+Al-凝胶 ReAlY + Na-凝胶

认为生成的Na-凝胶(或钠-粘土)熔结成一种惰性物质,因而反应是不可逆的。

U.S.3,391,088是1968年莫毕尔公司发表的专利。制备方法是将59.8克ReX型分子筛(6.3%Na2O)与229克高岭土加600毫升水,混合2分钟,过滤后再浆化、喷雾干燥。在642℃水蒸气处理20小时(专利指出:温度不低于800℉半小时即可)。所得催化剂产品:Na2O 0.84%(重),汽油产率为52.7%,比一般硅铝催化剂高9.8%。如果分子筛中Na+多,则可多加高岭土或加些硅铝胶(Al2O3含量最好为25-55%)。在采用一种高岭土时,所加分子筛Y型比X型为好,稀土交换与其它离子交换的结果也不相同(专利中有详细说明)。

B.P. 1,191,126 是空气产品公司发表的专利。将Fe含量小于0.5%经焙烧过的高岭土与NH4Y型分子筛混合后制成催化剂。在560℃焙烧2小时,制成含15%HY型分子筛的催化剂。与白土催化剂对比,气体、积炭均比白土催化剂高,其结果见表30。

表30 催化剂 转化率 %体 汽油产率 %体 积炭 %(重) 气体 %(重) 白土 20.8 18.7 0.7 3.6 15%HY 50.5 16.0 16.0 20.4 将15%HY型催化剂在730℃经水蒸气处理4小时后,再测活性,显示出

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蒸汽处理有很大的效用,测定结果列于表31。

表31 水蒸汽量 % 0 100 100 1 1 3 剂/油 转化率 % 体 50.0 76.6 76.1 汽油 %体 16.0 48.6 55.4 积炭 %重 16.0 - 4.9 气体 %重 20.4 26.5 22.4 由表中可见,汽油明显升高,积炭明显下降。

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五、结束语

从以上综合材料,得出以下几点意见或看法:

1,用高铝硅酸铝为担体制备的分子筛催化剂,具有较高的热和蒸汽稳定性,说明分子筛与担体起到相辅相成的作用。从最近发表的半人造硅酸铝为担体的分子筛催化剂,表面积比较低,具有双重孔径结构,有利于发挥分子筛的作用。

2,国外制备人造高铝硅酸铝催化剂担体的方法很多,包括酸碱法、CO2法、共胶法、铝酸钠法、硅胶或硅铝胶加氢氧化铝粉末法、硅铝胶加铝胶法等,根据专利报导的制备方法进行理论计算。只从原料消耗量对比来看,以CO2或共胶法制硅铝胶再加氢氧化铝法最省原料(主要是酸碱原料),硫酸法制硅铝胶加氢氧化铝法次之。但确定采用那种流程,应对其他因素(如:洗涤、交换、粉碎等)进行全面考虑,结合我国实际情况做出合理的选择。

3,近几年来,国外以半合成硅铝做担体的分子筛催化剂已工业化,专利较多。这种担体不仅价格便宜,蒸汽稳定性、耐磨强度好,担体结构也适合发挥分子筛的作用。

4,如使分子筛裂化催化剂充分发挥其特有的优越性,除改进其担体外,还与其制备方法、条件、分子筛本身的稳定性能密切相关,在使用过程中,还应与催化工艺相结合,才能使其在催化裂化过程具有相当大的产品灵活性。

补充说明:本报告所列专利及文献,仅限于制备高铝含量的硅酸铝担体(包括:人造高铝硅酸铝和半合成高铝硅酸铝,天然白土担体)加上分子筛就成为分子筛催化剂。有关其他方法制备分子筛催化剂的专利很多,例如:以氧化硅为担体的分子筛催化剂,往担体中加其他重金属组元及化合物(如:镁、钙、HF、PO4等)不在此报告内。

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