解析高嶺土微球是如何凝膠化和凝膠轉(zhuǎn)變的

時(shí)間：2014-05-07 10:16:33

作者：世邦機(jī)器

陳希強(qiáng)等（2011)在溫度為170℃、氫氧化鈉與高嶺土微球質(zhì)量比為（0.08〜0.12):1、水與高嶺土微球質(zhì)量比為（4〜10) :1、水熱晶化時(shí)間為20〜24h的條件下，在高嶺土微球上原位合成了純相ZSM-5沸石。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)晶化在保證高嶺土加工技術(shù)微球完整性的同時(shí)能有效強(qiáng)化液固傳質(zhì)，抑制雜晶生成，是一種較好的原位晶化方式；采用磷元素修飾催化劑能有效提高催化劑的水熱穩(wěn)定性，比半合成法制備的催化劑具有更高的水熱穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度為650℃、常壓、進(jìn)料水油質(zhì)量比為1:1、質(zhì)量空速為lh-1的反應(yīng)條件下，在老化后的原位型催化劑上石腦油轉(zhuǎn)化率為41.0%，乙烯和丙烯總收率為21.0%，丙烯和乙烯比為0.89:1。

孫書紅等在水熱條件下，以正丁胺為模板劑，在高嶺土微球中合成了晶粒直徑為0.2〜1pm的ZSM-5沸石粉體，采用X射線衍射、掃描電鏡、N2吸附脫附方法對合成樣品進(jìn)行了表征。催化裂化選擇性評價(jià)結(jié)果表明，在基礎(chǔ)重油裂化催化劑LHOL-1中，采用添加10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）所合成的高嶺土微球（含27%ZSM-5)作為助劑，丙烯產(chǎn)率由2.96%提高到4.78%，焦炭和干氣選擇性不變；同時(shí)汽油質(zhì)量明顯提高，汽油芳烴減少近10%(體積分?jǐn)?shù)），汽油辛烷值增加1.8。

孫書紅等將高嶺土、硅溶膠以及ZSM-5沸石晶種混合，璋杈勻后，經(jīng)噴霧干燥成型，制成20〜110pm的高嶺土加工微球，經(jīng)過950〜1100℃高溫焙燒后，與氫氧化鈉、氯化鈉、正丁胺和水按一定比例混合，混合物移入配有聚四氟乙烯襯里的不銹鋼罐內(nèi)，在150℃晶化，制得ZSM-5沸石。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)原料的純度、原料配比都可影響合成沸石的純度和含量。從不同反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)物固相的XRD譜圖看出，反應(yīng)物固相由無定形氧化.桂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閆SM-5沸石，無定形氧化硅色譜峰形逐漸變矮，但在晶化過程中一直沒有消失，說明在堿液作用下，無定形氧化硅逐漸溶解并最終轉(zhuǎn)化為ZSM-5沸石。

關(guān)于在高嶺土微球中合成ZSM-5沸石的機(jī)理，孫書紅等采用多種測試方法進(jìn)行了較詳細(xì)的研究后認(rèn)為，ZSM-5沸石的晶化機(jī)理可描述為高嶺土微球在NaOH溶液中部分溶解并伴有硅酸鈉凝膠形成。在堿液中微球不斷溶解和凝膠化，形成的凝膠在液相參與下形成ZSM-5沸石前驅(qū)物并成長為ZSM-5沸石，同時(shí)消耗了凝膠相，又促進(jìn)了高嶺土微球的進(jìn)一步凝膠化，也就是說，高嶺土微球的不斷凝膠化和凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)閆SM-5沸石的過程是同時(shí)進(jìn)行的，一直持續(xù)到晶化反應(yīng)結(jié)束。