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《石油化工科学研究院》 2001年
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MWW结构分子筛的合成、表征及其催化烃裂化反应性能的研究

刘中清  
【摘要】: MWW结构分子筛,特别是MCM-22,同时具有10MR和12MR孔道、优良的热/水热稳定性,在多种反应中显示出优异的催化性能,是一类有特色的新催化材料。目前,MWW结构分子筛的合成成本高,晶化规律的认识不一,含Zn、Ni、W等杂原子的MWW结构分子筛未见文献报道;并且它们在催化裂化方面的应用缺乏系统的研究。鉴于此,本文研究了MWW结构分子筛的合成,晶化机理及其裂化反应性能。主要取得如下结果。 1、提出高效静态法合成MWW结构分子筛,该法使模硅比和水硅比分别降0.09和12。选择比表面积大(486m2/g)、反应性能好的硅胶为硅源是高效静态法合成MWW结构分子筛的关键,而成胶老化方式的影响不大。凝胶SiO_2/Al_2O_3=13~80之间可以合成出MWW结构分子筛。并且发现MWW结构分子筛容易转晶,凝胶硅铝比较低时(如SiO_2/Al_2O_3=20),转晶为MOR,凝胶硅铝比较高时(如SiO_2/Al_2O_3=50),转晶为MFI。 2、晶化温度和初始凝胶硅铝比对MCM-22和MCM-49合成至关重要。晶化温度相同时,凝胶硅铝比高生成MCM-22,凝胶硅铝比低生成MCM-49;凝胶硅铝比相同时,晶化温度低生成MCM-22,晶化温度高生成MCM-49。并发现可以直接合成出晶胞参数c介于MCM-22和MCM-49之间的晶相。因此,提出MWW结构分子筛的层间氧桥Si1-O1-Al1结构比Si1-O1-Si1结构容易形成,并可能与Al-O键键长大于Si-O键有关。基于以上认识,本文合成了硅铝比高于文献值的MCM-49分子筛。同时发现凝胶碱度提高有利于MCM-49分子筛的生成,而与Na+浓度或模板剂的用量关系不大。澄清了文献中一些相互矛盾的结果。 3、采用高效静态法合成了含Zn、W和Ni等杂原子的MWW结 MWW结构分子筛的合成、表征及其催化烃裂化反应性能的研究,刘中清 构分子筛;还制备了ITQ上。 4、采用 XRD、SEM、TG、MAS NMR以及 UVK——。等手段 对MWW结构分子筛进行了表征。结果表明,MCMc 卜MCM 49(Zn-MCM*9)以及MCM上2的结构有细微的差别,晶胞参数C依 次减小。 5、采用 XIW、XRD、SEM、IR和 MAS N:MR等手段跟踪表征 MWW结构分子筛的晶化过程。发现高效静态晶化法遵循液相转变 机理,部分溶解的硅源与铝源、模板剂首先在液相中形成晶核,进 而晶体快速长大。同时发现晶化过程中,ip结构分子筛的晶胞 参数C逐渐变小,即分子筛层间氧桥TI-OITI结构逐渐形成;引入 Zn使分子筛层间氧桥更容易形成,可能是由于Zn进入分子筛晶体 的*位置所致。 6、MCM上2作为FCC催化剂的添加组元,在添加量分别为SWt% 和 14wt0时,产品分布中汽油和柴油产率均高于 ZSM巧,低于 Beta; 气体产率低于ZSMS,高于Beta;焦炭产率比二者都高。MCM22 的氢转移活性高于 ZSM巧和 Beta;裂化机理比率(CMR)低于 ZSM巧,与Beta相当。总之,MCM上2的裂化性能介于ZSM6和Beta 之间,更接近于Beta。
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