[发明专利]蒙脱土/Y分子筛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型催化材料及其制备方法，具体的说是蒙脱土/Y分子筛复合材料及其制备方法。

背景技术

Y分子筛因其活性高、选择性好、稳定性好等优点被广泛应用于石油化工的催化裂化、加氢裂解等过程。小晶粒Y分子筛可以大大增加晶粒内的扩散速度从而改善其催化性能，用超细晶粒的Y分子筛制备出的石油催化裂化催化剂较用常规Y分子筛制备的催化剂对于重油裂解具有更高的汽油选择性，并有利于汽油辛烷值的提高。所以制备小晶粒Y分子筛的研究很活跃。CN1079444A通过调节Y分子筛导向剂的制备，合成出了小晶粒的Y分子筛。CN1081425A通过调节导向剂加入的时间也合成出了晶粒较小的Y分子筛。

但是小晶粒分子筛在分离过程中以及在催化反应过程中很容易发生烧结，聚集成更大的颗粒，影响其催化效能。目前解决这一问题的方法主要是将其生长在粘土载体上。

US4493902公开了一种在高岭土微球上原位晶化合成沸石分子筛Y晶粒的方法。CN1393402A公开了一种高岭土微球担载纳米沸石分子筛Y的制备方法，其特点是先制备导向剂，向导向剂中加入柠檬酸钠，然后将焙烧后的高岭土微球加入到前述溶液晶化，制得由高岭土微球担载的纳米沸石分子筛Y产物。CN1533981A公开了一种由高岭土原粉原位晶化制备纳米级Y型沸石的方法，其特点是将高岭土原粉在较低的温度下焙烧制得偏高领土，在搅拌的条件下进行晶化合成纳米级的Y型沸石。

在上述方法中，均是以焙烧高岭土作为硅源，并采用烧碱和铝酸钠补充钠源和铝源合成了高岭土担载Y分子筛的组合物。作为Y沸石晶化的硅源，高岭土本身也参与了结晶重组过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种分离容易、水热稳定性好且抗烧结的蒙脱土/Y分子筛复合材料及其制备方法。

本发明蒙脱土/Y分子筛复合材料的组成为：以复合材料的重量为基准，Y分子筛含量为30wt％～50wt％，Y分子筛晶粒大小为200～600nm，Si/Al摩尔比为1.6～2.5，该复合材料同时具有蒙脱土和Y分子筛的XRD特征谱图。对该复合材料的扫描电子显微镜(SEM)和X光衍射(XRD)分析表明，该复合材料中蒙脱土和Y分子筛互生，蒙脱土分散在分子筛基质中，分子筛晶粒“生长”在粘土周围。合成的蒙脱土/Y分子筛复合材料具有小晶粒分子筛的特点。

复合材料的性质在日本理学公司生产的D/max2500型XRD仪(实验条件为：电压40Kv，电流80mA，6°/min扫描)和日本电子公司JSM-6301F冷场SEM上进行表征。

本发明蒙脱土/小晶粒Y分子筛复合材料的制备方法为：

首先制备摩尔配比为(5～20)SiO₂∶Al₂O₃∶(5～20)Na₂O∶(100～800)H₂O的导向剂，并按照(2～10)SiO₂∶Al₂O₃∶(1～3)Na₂O∶(100～600)H₂O的摩尔配比制备分子筛凝胶，将制备好的导向剂加入到分子筛凝胶中，搅拌均匀得到反应凝胶混合物，然后加入蒙脱土微球，于室温下搅拌均匀小时后，在80～100℃下水热晶化20～48小时，最好是24～40小时，取出上述产物进行分离、抽滤、洗涤和干燥，即得到所述蒙脱土/Y分子筛复合材料。

其中所述导向剂的加入量占分子筛凝胶的2v％～10v％，蒙脱土微球与反应凝胶的重量比为(30～70)∶(70～30)，优选为(50～60)∶(50～40)；其中蒙脱土微球中K⁺的含量应低于0.74wt％，最好低于0.05wt％。

与现有技术相比较，本发明方法制备的复合材料具有如下特点：

(1)协同催化。蒙脱土是一种层状粘土，具有层间催化、吸附等特点。本发明保持了蒙脱土的基本结构及其催化作用，发挥了蒙脱土和分子筛的协同催化效果。

(2)成本低廉：蒙脱土是一种层状粘土，来源广泛，廉价易得，是我国一种储量很大的粘土，原料成本很低。

(3)制备过程简单。本发明使用高活性导向剂与蒙脱土作用，在蒙脱土表面诱导生长出Y分子筛晶粒。

(4)所得复合材料水热稳定性好：采用本发明方法将Y分子筛生长在蒙脱土微球上，由于蒙脱土本身具有较高的热稳定性和水热稳定性，因此其担载的Y分子筛的热稳定性和水热稳定性好，催化反应过程中不易烧结。