高岭土微球原位晶化L沸石及其表征

论文摘要

L沸石是一种人工合成沸石,具有一维孔道结构。它是一种SiO2/Al2O3比值较高的沸石,不仅具有独特的吸附性和催化性能,还具有良好的热稳定性,在700℃焙烧后,仍保持原来的晶体结构,是一种热稳定性优良的有前途的催化剂,可用作裂化、重整、异构化、芳构化、烷基化等炭氢化合物转化过程中的催化剂。因此,对L沸石的开发研究,日益受到人们的重视。本论文以高岭土为原料,进行了高岭土微球合成L沸石的研究。采用原位晶化技术在高岭土微球中直接合成L沸石,沸石生长于微球的内部表面,分散性好,在反应过程中能更好的发挥作用。并且,采用原位晶化工艺制备的分子筛晶粒小,这增加了活性中心数量,降低了扩散阻力,有利于渣油的裂解。同时分子筛与载体以化学键相连,具有很好的结构稳定性,而载体本身的热容大,防止高温下催化剂的结构坍塌,延长催化剂的寿命。先将高岭土在不同的温度下焙烧活化,分别得到偏土和高土,并分析焙烧后的高岭土中活性硅和活性铝的含量。以高土为原料时,高土中的硅铝比超过了合成L沸石所需的硅铝比,通过加入偏铝酸钾溶液向体系中补加铝,但是没有得到L沸石。这是因为合成一种特定的沸石,需要形成一定组成的硅铝凝胶前驱体,以高土为原料合成L沸石时,所补加的铝源是活性高的偏铝酸钾,所形成的凝胶前驱体中的硅铝比小于合成L沸石时所需的硅铝比。因而没有L沸石生成。将高土和偏土微球按一定比例混合,加入计算量的KOH,H2O,白炭黑,导向剂在碱性体系下水热晶化得到了L沸石。系统地考察了晶化温度、晶化时间、n（SiO2）/n（Al2O3）比值、陈化时间等因素对合成L沸石的影响。其中晶化温度、时间和加水量是影响L沸石合成的主要因素。温度较低没有L沸石生成,过高的温度又会生成杂晶。晶化时间太短,产物中L沸石的含量很少,当结晶18个小时可以得到结晶度较高的L沸石。加水过少,不利于各反应组分的混合和移动,而加水过多会造成两方面不利的影响,一是合成体系的碱度降低,影响了高岭土中活性硅和活性铝的溶解,进而影响到凝胶的组成及重排;另一方面,加水过多,达到形成L沸石晶核所需要的过饱和度变得相对困难,影响了L沸石的成核与成长。确定了高岭土原位晶化合成L沸石的适宜工艺条件:反应体系中n（SiO2）/n（Al2O3）=15,陈化30h,晶化温度为130℃,晶化18h可得到高结晶度的L沸石。在小型实验的基础上,在实验室进行了高岭土微球上原位合成L沸石放大实验,合成出了结晶度较好的L沸石。为高岭土原位晶化合成L沸石的工业化生产提供一定的技术依据和理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 高岭土概况
• 1.2.1 资源概况
• 1.2.2 高岭土的基本性质
• 1.3 高岭土的深加工
• 1.3.1 煅烧高岭土
• 1.3.2 表面化学改性高岭土
• 1.3.3 剥片型高岭土
• 1.4 原位晶化催化剂
• 1.4.1 原位晶化技术简介
• 1.4.2 原位晶化分子筛的特性
• 1.4.3 高岭土型FCC催化剂的孔结构特点
• 1.4.4 高岭土型FCC催化剂的酸强度和酸类型分布
• 1.4.5 煅烧高岭土原位晶化合成沸石的研究进展
• 1.5 沸石的应用
• 1.5.1 沸石在环境保护中的应用
• 1.5.2 沸石在化工中的应用
• 1.5.3 沸石在医药卫生中的应用
• 1.5.4 沸石在其他领域中的应用
• 1.6 选题意义和实验内容
• 第二章 高岭土原料的预处理以及活性硅铝含量的分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与仪器
• 2.2.2 高岭土除杂
• 2.2.3 高岭土高温焙烧活化
• 2.2.4 高岭土中化学成分分析
• 2.2.5 XRD
• 2.2.6 SEM
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 高岭土在焙烧过程中的变化
• 2.3.2 高土和偏土化学组成
• 2.3.3 XRD表征
• 2.3.4 SEM表征
• 2.4 小结
• 第三章 高岭土合成L沸石的探索性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 2溶液的配置及标定'>3.2.2 KAlO₂溶液的配置及标定
• 3.2.3 导向剂的配制
• 3.2.4 以高土和偏土为原料合成L沸石
• 3.2.5 样品表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 以高土为原料合成L沸石
• 3.3.2 以高土和偏土的混合物为原料合成L沸石
• 3.3.3 合成样品的SEM表征
• 3.4 小结
• 第四章 高岭土微球原位晶化L沸石
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 L沸石的合成
• 4.2.3 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 体系中硅铝比对合成的影响
• 4.3.2 晶化温度的影响
• 4.3.3 晶化时间的影响
• 4.3.4 陈化时间对合成的影响
• 4.3.5 加水量的影响
• 4.3.6 导向剂加入量的影响
• 4.4 小结
• 第五章 高岭土微球原位晶化L沸石放大实验
• 5.1 引言
• 5.2 放大实验
• 5.3 产品的表征
• 5.3.1 XRD衍射
• 5.3.2 SEM形貌观察
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 XRD结果
• 5.4.2 SEM形貌观察
• 第六章 结论
• 硕士期间发表论文
• 参考文献
• 致谢