[发明专利]一种导向剂法合成的Y/ZrO2复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体复合材料技术领域，具体涉及一种导向剂法合成的Y/ZrO₂复合材料及其制备方法。

背景技术

催化裂化(FCC)是炼油工业最重要的重油轻质化手段之一，也是催化剂用量最大的原油二次加工过程。在近80年的发展历程中，催化裂化(FCC)催化剂都是以硅铝作为主要元素组成，其孔道结构主要由Y型分子筛提供的微孔和载体赋予的少量不规则介孔构成。化学组成和孔道结构的确定使催化剂性能调控受到限制，难以适应性质日益变化的原料需求。尤其是从20世纪90年代开始，世界原油的重质化和劣质化日趋严重，催化裂化原料中胶质、沥青质和重金属组分含量不断增加，高酸和高碱氮原料频现。同时，轻质化油品的市场需求不断增加，质量控制指标日益严格，新配方汽油除无铅和高辛烷值外，又追加了蒸汽压、芳烃和苯的含量、硫含量、含氧化合物和烯烃含量等指标。原料结构、组成的复杂性和产品控制指标的苛刻性导致结构敏感型的FCC催化剂面临严峻挑战。现有的硅铝催化剂难以满足对不同结构和品质重油的高效轻质化以及清洁化轻质油品生产的需求，特别对高碱氮重油的处理。因此， FCC催化剂除了具有常规裂化剂的特性外，还必须拥有更加理想的裂化重油大分子的孔径分布、更大的比表面积和孔容以及更高的基质活性和更强的抗碱氮和重金属污染能力。人们曾先后利用水热处理、化学处理等方法对Y型分子筛进行了二次结构设计，向分子筛内引入稀土金属元素以及孔道调控，对粘结剂组成和结构进行了调控，对载体的孔道结构和酸性适度调节，这些措施在不同程度上优化了FCC催化剂的性能。但为了保证FCC催化剂的抗磨损性能，分子筛在催化剂中所占的比例有限。同时，FCC催化剂载体的孔道结构和酸性调整也难以达到预期，最终催化剂性能的优化程度有限。化学组成和孔道结构的确定使催化剂性能调控受到限制，难以适应性质日益变化的原料需求。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种采用导向剂法合成的Y/ZrO₂复合材料的方法。

本发明的另一目的是提供由上述方法制得的Y/ZrO₂复合材料。

本发明的又一目的是提供一种利用上述Y/ZrO₂复合材料制得的催化剂。

为达到上述目的，本发明提供了一种Y/ZrO₂复合材料的制备方法，其中，该方法是将二氧化锆前驱体ZrO_x(OH)_y(0≦x≦2，0≦y≦4)加入到导向剂法制备Y型分子筛的水热合成体系中，并通过晶化处理使二氧化锆与Y型分子筛共同晶化生长，最终获得Y/ZrO₂复合材料。

在上述采用导向剂法合成的Y/ZrO₂复合材料的方法中，创造性地将二氧化锆前驱体ZrO_x(OH)_y加入到Y型分子筛的合成体系中，将二者充分混合形成均一的制备体系，然后通过原位晶化实现二者共同晶化生长。通过Zr-O-Si化学键的形成，实现了 Y型分子筛中在二氧化锆前驱体表面的生长，形成了真正意义上的复合材料。并且，该方法制得的Y/ZrO₂复合材料同时具备介孔材料的孔道优势与微孔分子筛的强酸性和高水热稳定性。而且，上述方法工艺简单，操作方便，易于工业化生产。

在上述采用导向剂法合成的Y/ZrO₂复合材料的方法中，二氧化锆前驱体以 ZrO_x(OH)y的形式存在，由于该前驱体中的Zr-O化学键易断裂，因此容易与Y型分子筛中的Si原子进行配位键和，并形成Zr-O-Si化学键。

在上述采用导向剂法合成的Y/ZrO₂复合材料的方法中，优选地，该方法包括以下步骤：

将用于制备Y型分子筛的碱源、铝源、硅源、导向剂以及水与二氧化锆前驱体进行搅拌混合，得到混合物A；

对所述混合物A进行水热晶化处理，然后将水热晶化产物进行洗涤、干燥处理，得到Y/ZrO₂复合材料。