[发明专利]包括中孔的纳米尺寸的β沸石的合成方法及其用途

说明书

本发明提供了纳米尺寸的中孔沸石组合物以及这些组合物的合成方法和用途。这些纳米尺寸的中孔沸石组合物由二氧化硅源和铝源的气相二氧化硅或胶态二氧化硅与铝粉或氧化铝的混合物合成。还提供了通过使用包含纳米尺寸的中孔沸石组合物的催化剂来加氢裂化烃原料的方法。

技术领域

本公开涉及纳米尺寸的中孔沸石组合物以及这些组合物的合成方法和用途。

背景技术

β沸石为结晶铝硅酸盐，其广泛用于重油转化工艺，例如加氢裂化和流化催化裂化工艺。这些工艺的原料是原油的一部分，该部分的初沸点为350摄氏度(℃)并且平均分子量范围为约200至600或更大。大孔材料的孔径分布在50纳米和1000纳米(nm)之间。中孔材料具有2nm至50nm之间的中等孔径分布。并且，微孔材料表现出0.5nm至2nm的范围内的孔径分布。常规β沸石的孔径(＜2nm)不允许大分子扩散进入沸石内部并在位于沸石内部的活性位点上反应。由于可用于常规β沸石合成的孔模板，因而这些常规β沸石在其孔尺寸和可及性上存在固有局限性。

发明内容

开发了本公开的各种实施方案以解决本领域中的这些缺点。沸石孔径的增大和粒度的减小是两种增强传质并因此改进沸石催化剂的性能的有效方式。本文公开和描述的某些实施方案包括合成纳米尺寸的中孔沸石组合物的方法。一种这样的方法包括以下步骤：将二氧化硅、铝源和氢氧化四乙铵混合，以形成铝硅酸盐流体凝胶；以及干燥铝硅酸盐流体凝胶，以形成干凝胶混合物。在下一步骤中，对干凝胶混合物进行水热处理以产生沸石前体。在某些实施方案中，在高压釜中、在100℃至150℃的温度范围、在等速旋转下对干凝胶混合物进行水热处理以产生沸石前体。在下一步骤中，将模板剂或结构导向剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加到沸石前体中，以形成模板化混合物，并对模板化混合物进行水热处理以制备模板化沸石。将模板化沸石用蒸馏水洗涤，然后进行分离处理，例如过滤或离心。然后将模板化沸石进行另外的干燥和煅烧，以生产纳米尺寸的中孔沸石组合物。在某些实施方案中，二氧化硅为气相二氧化硅。在某些实施方案中，二氧化硅为胶态二氧化硅。在某些实施方案中，铝源为铝粉。在某些实施方案中，铝源为氧化铝。在某些实施方案中，沸石组合物为质子形式的中孔β沸石。在某些实施方案中，沸石组合物的孔径在2纳米和60纳米之间，并且粒度小于100纳米。沸石组合物的平均孔径可以为60纳米，并且粒度小于60纳米。

本文公开和描述的某些实施方案包括使用纳米尺寸的中孔沸石组合物来加氢裂化烃原料的方法。一种这样的方法包括以下步骤：使烃原料与包含纳米尺寸的中孔沸石组合物的催化剂在反应条件下接触，以产生包含至少20重量百分数的具有一至四个碳原子的烃的产物流。反应条件可以包括250℃至420℃范围的温度、0.5/小时至10/小时范围的液时空速和500至2000范围的氢油体积比。通过包括以下步骤的方法生产用于加氢裂化工艺的纳米尺寸的中孔沸石组合物：将二氧化硅、铝源和氢氧化四乙铵混合，以形成铝硅酸盐流体凝胶；以及干燥铝硅酸盐流体凝胶以形成干凝胶混合物。在下一步骤中，对干凝胶混合物进行水热处理以产生沸石前体。在某些实施方案中，在高压釜中、在100℃至150℃的温度范围、在等速旋转下对干凝胶混合物进行水热处理以产生沸石前体。在下一步骤中，将模板剂或结构导向剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加到沸石前体中，以形成模板化混合物，并对模板化混合物进行水热处理以制备模板化沸石。将模板化沸石用蒸馏水洗涤，然后进行分离处理，例如过滤或离心。然后将模板化沸石进行另外的干燥和煅烧，以生产纳米尺寸的中孔沸石组合物。在某些实施方案中，烃原料具有至少70重量百分数的沸点范围为180℃至540℃的组分。在某些实施方案中，二氧化硅为气相二氧化硅。在某些实施方案中，二氧化硅为胶态二氧化硅。在某些实施方案中，铝源为铝粉。在某些实施方案中，铝源为氧化铝。在某些实施方案中，沸石组合物为质子形式的中孔β沸石。在某些实施方案中，沸石组合物的孔径在2纳米和60纳米之间，并且粒度小于100纳米。沸石组合物的平均孔径可以为20纳米，并且粒度小于60纳米。

从以下结合附图的详细描述中，本公开的许多其他方面、特征和益处可以变得明显。根据期望的目标，该方法可以包括其他步骤或不同的组分。

具体实施方式