高温加压合成NaY分子筛

姜山 谢方

摘要：本文通过制备一种老化时间短，活性较高的导向剂，并以现有的工业原材料通过水热合成法在较高的温度下制备NaY分子筛。本文详细研究了新配比导向剂的老化时间对导向剂活性的影响。通过实验确定在高温条件合成NaY分子筛的时间，合成的NaY分子筛相对结晶度较现有温度合成的NaY分子筛高。

关键词：分子筛合成;NaY分子筛;导向剂;相对结晶度

NaY分子筛具有优良的水热稳定性和催化剂活性。NaY分子筛相对均匀的、发达的孔结构，使其广泛应用于催化裂化、加氢催化中。目前NaY型分子筛的合成主要采用导向剂法，即以铝酸钠、硅酸钠、氢氧化钠为原料，在较低的温度和压力下经陈化、晶化合成Y型分子筛[1-3]。迄今为止，高于100℃、加压的条件下合成NaY分子筛的研究报道较少。

本工作提出使用高效NaY分子筛导向剂，并应用在高温加压的条件下合成NaY分子筛。研究发现在高温加压的条件下可以快速合成质量较高的NaY分子筛。

一、实验部分

1.1 原材料

工业水玻璃，模数为3.10，SiO2质量分数为20.0%;硅铝凝胶、硫酸铝、偏铝酸钠均为兰州石化公司催化剂厂工业用原材料。

1.2 实验步骤

导向剂合成：称取定量的偏铝酸钠溶液和水玻璃溶液，在一定温度的条件下将水玻璃溶液缓慢加入到高碱溶液中，加入过程控制混合物温度，加完后搅拌1小时。搅拌完后，在30～40℃的条件下进行老化，老化时间8～48h得到NaY分子筛合成的导向剂。导向剂的配比为：n（Na2O）︰n（A12O3）︰n（SiO2）=（18-19）：1：（18-19）

NaY分子筛合成：称取定量的水玻璃溶液、硅铝凝胶、导向剂、硫酸铝、偏铝酸钠溶液，按顺序依次加入混合。搅拌1小时后，在100～140℃的条件下静止晶化。

1.3 分析方法

采用X射线衍射仪D/MAX2000。

NaY分子筛也具有自己相应的衍射图。标样的衍射图中的次强峰2θ角度为23.3º～23.6º时的峰强度（峰高）与相同条件下样品的峰强度相比，得到样品的相对结晶度[4]。

二、结果与讨论

2.1 高效导向剂的合成

导向剂在制备过程中，老化时间影响导向剂中所含粒子的结果变化，进而影响导向剂的活性。[5]固定其它条件不变，研究不同的老化时间导向剂的活性。结果见下表-1。从表中数据可以看出，未经恒温老化的导向剂不能促进Y型分子筛晶化反应。随老化时间的增长，用此导向剂合成的分子筛结晶度逐渐提高，说明老化时间的延长可以形成稳定的次级结构单元，有利于导向剂促进分子筛结晶过程，即导向剂的活性增强。在16～24小时时导向剂的活性最强。但老化时间过长超过48小时后有明显的铝粉析出，导向剂活性明显降低。

2.2 NaY分子筛的合成

使用上述高效导向剂，陈化一定时间后使用。以水玻璃为硅源在95～130℃范围内合成NaY分子筛，研究一定晶化时间条件下不同晶化温度对相对结晶度的影响。通过测定不同晶化温度的结晶度确定NaY分子筛最佳的合成温度。部分实验结果如下表：

实验结果表明，在95～130℃的条件下均能合成NaY分子筛。对比发现在100～130℃条件下合成的NaY分子筛相对结晶度均高于95℃的条件下合成。

进一步研究结果表明，在温度为110～115℃℃的条件下能够合成的NaY分子筛相对结晶度较高，当温度增加时相对结晶度却有所降低。主要原因为，当温度升高时晶化速度加快，同时随温度的升高NaY分子筛向P型沸石的转晶加快。

三、结论

1.高效导向剂是一种无色透明溶液，流动性较好。能够在较短的时间内具备诱导NaY分子筛结晶的作用。

2.本导向剂具有较高的导向剂活性，对NaY分子筛的合成诱导能力较强。

3.本文使用的导向剂，在110℃条件下，以水玻璃为硅源可以合成相对结晶度90%以上的NaY分子筛。

4.在使用本方法合成NaY分子筛时应合理选择晶化时间，在晶化完成后及时和液相分离，避免转晶。

参考文献

[1]熊彩云，李彩今，于红等.高温合成NaY分子筛[J].高等学校化学学报，2007，9（28）：1634-1636.

[2]刘春利.Y 型分子筛的合成及工业应用[J].铝镁通讯，2010，1：26-28.

[3]陈红梅，孟长功.NaY分子筛合成的研究[J].应用化工，2007，36（7）：689-692.

[4]赵地顺等.催化劑评价与表征[M].化学工业出版社，2011.

[5]李侠等.NaY分子筛导向剂的制备及性能研究[J].无机盐工业，2016，8（48）：70-73.