[01192657]高硅铝比NaY分子筛的合成和改性技术研究与工业应用

本项目属于石油加工过程中催化剂制备新技术,成功开发了催化裂化催化剂最主要的活性组分来源---高硅铝比NaY分子筛（以下简称高硅NaY）系列产品,实现了高硅NaY的低成本高效化合成,提高了世界上需求量最大的催化材料----Y分子筛的比表面和孔体积,且形成了大量均匀分布且连通性好的二次孔,进一步改善了催化剂的反应性能。 高硅NaY分子筛作为起始原料进行后处理制备USY或REUSY时,在经受苛刻的水热处理过程中将有利于保持更高的结晶度和Si/Al比,进而获得高性能的改性Y型分子筛材料,在催化裂化反应中显示出优异的催化性能。近二十年来国内外众多研究机构开展了直接合成高硅NaY技术研究。然而除本项目外,其他技术中要么使用了昂贵的模板剂或硅铝源,要么采用超长的合成时间,合成出的NaY分子筛硅铝比提高程度低,从而导致生产成本高、原料利用率低、合成时间长、以及存在环境污染等诸多问题。 针对上述直接合成高硅NaY技术的关键问题和不足,本项目历经十年,取得了以下创新性成果： 1、实现了高硅NaY分子筛的低成本高效化直接合成。创新性地通过硅源预处理在局部高碱度下快速形成富硅型晶核,从根本上解决了晶核生长速度慢的问题,同时在合成的第二阶段采用新型导向剂,营造了“晶核形成”和“晶体生长”两种不同的化学环境,使得高硅NaY分子筛在短时间内生成,大大缩短了合成时间,实现了高硅NaY的低成本高效化合成。 2、通过化学和物理手段相结合的方式,减小初始胶团的颗粒大小,并通过新型导向剂与其加入方式相结合有效分散晶核的团聚,解决了高硅NaY分子筛易团聚问题的独特制备工艺,开发出了小晶粒且分散良好的高硅NaY分子筛制备技术。 3、形成了高硅NaY分子筛独特的改性技术。首次将“预制缺陷”概念引入NaY沸石的后改性过程,选用合适的预处理手段,在合成NaY沸石骨架中人为引入一定量的晶格缺陷,利用这些“后天”生成的结构缺陷引导、调控后期改性过程Y沸石骨架结构的变化。开发出了碱性溶液预处理和水热处理相结合的独特改性工艺,提高了改性Y分子筛的比表面和孔体积,且形成了大量均匀分布且连通性好的二次孔,进一步改善了分子筛的反应性能,并在国际上首次提出了铝羟基窝存在产生二次孔的创新推论。 该项目先后申报发明专利11项,其中8项已获授权,所研究成果也在“Journal of Catalysis”和“Applied Catalysis A： General”等国际著名期刊上发表高水平文章7篇。 依托高硅NaY分子筛直接法合成和改性成套技术,结合催化裂化催化剂对NaY分子筛生产需求,先后形成了不同系列高硅NaY分子筛产品,并相继于2009年6月和2011年7月在兰州石化催化剂厂分子筛车间完成工业转化。这一技术的成功工业转化,是国内外首次实现全部采用廉价原料、在无任何模板剂条件下合成硅铝比达5.7以上高硅NaY分子筛,也使我国成为世界上第二个实现直接大规模工业生产高硅NaY分子筛的国家（国外仅俄罗斯采用昂贵原料实现工业生产）。