ZSM-5分子篩水熱合成條件
ZSM-5分子篩是一種孔道結(jié)構(gòu)獨(dú)特的硅鋁酸鹽晶體材料,在改善催化裂化汽油質(zhì)量和提高乙烯、丙烯等低碳烯烴收率方面有重要應(yīng)用。利用水熱合成方法制備出亞微米級(jí)ZSM-5分子篩,并研究了水熱合成條件對(duì)亞微米級(jí)ZSM-5分子篩結(jié)構(gòu)特征和物化性能的影響。結(jié)果表明:在模板劑用量為25%、晶化溫度為185°C、晶化時(shí)間為48小時(shí)、合成體系堿度為0.10~0.12,原料硅鋁比為100的條件下,可以獲得結(jié)晶度較高、晶體形貌規(guī)整、孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)良好的亞微米級(jí)ZSM-5分子篩。
ZSM-5分子篩因其獨(dú)特的MFI型孔道而具有良好的催化性能和綠色環(huán)保性能,在催化裂解輕烴工藝過(guò)程中能夠保持較高的熱穩(wěn)定性并具有一定的抗積炭能力,因此被廣泛應(yīng)用于輕烴生產(chǎn)領(lǐng)域。學(xué)者們經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)總結(jié),提出了ZSM-5分子篩的不同制備方法,主要分為水熱合成法和非水熱合成法,其中,水熱合成法是制備ZSM-5分子篩最常用的方法。但是由于ZSM-5分子篩的顆粒不均勻、孔道過(guò)長(zhǎng),反應(yīng)物分子擴(kuò)散受到較大阻力,容易發(fā)生孔道內(nèi)堵塞并產(chǎn)生積炭,使分子篩的使用壽命受到影響,因此可以通過(guò)改變ZSM-5分子篩的尺寸、物化性質(zhì)來(lái)改善其傳質(zhì)性能。
?。?)采用正硅酸乙酯、硅溶膠和水玻璃都能合成出亞微米級(jí)ZSM-5分子篩,不同硅源合成的分子篩的性質(zhì)有所差異。采用硅溶膠合成的亞微米級(jí)ZSM-5分子篩相對(duì)結(jié)晶度最高,具有較大孔體積和比表面積。故選擇硅溶膠作為水熱合成亞微米級(jí)ZSM-5分子篩的硅源最為合適。(2)隨著模板劑含量的增加,亞微米級(jí)ZSM-5分子篩樣品特征峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),相對(duì)結(jié)晶度逐漸升高。適當(dāng)提高模板劑的含量能夠增加分子篩的比表面積及孔體積,有助于改善分子篩的催化活性。(3)當(dāng)晶化溫度為185°C時(shí),分子篩相對(duì)結(jié)晶度達(dá)到95%,該條件下的亞微米級(jí)ZSM-5分子篩具有良好的比表面和孔結(jié)構(gòu)性質(zhì);再繼續(xù)升高晶化溫度,對(duì)分子篩的相對(duì)結(jié)晶度影響不大。(4)過(guò)高或過(guò)低的堿度都會(huì)造成分子篩相對(duì)結(jié)晶度的下降,同時(shí)孔體積也會(huì)減小,0.10~0.12為最適宜的堿度范圍;原料硅鋁比為100時(shí),分子篩相對(duì)結(jié)晶度達(dá)到91%;而過(guò)高的硅鋁比會(huì)導(dǎo)致雜晶相的出現(xiàn),原料硅鋁比為100時(shí)能合成出性質(zhì)良好的亞微米級(jí)ZSM-5分子篩。(5)當(dāng)模板劑用量為25%,晶化溫度為185°C,晶化時(shí)間為48h、合成體系堿度為0.10~0.12,投料硅鋁比為100時(shí),得到相對(duì)結(jié)晶度較高、晶體形貌規(guī)整、孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)良好的亞微米級(jí)ZSM-5分子篩。