化工学报 ›› 2021, Vol. 72 ›› Issue (S1): 406-412.DOI: 10.11949/0438-1157.20210169
收稿日期:
2021-01-25
修回日期:
2021-02-24
出版日期:
2021-06-20
发布日期:
2021-06-20
通讯作者:
李腾飞
作者简介:
李腾飞(1990—),男,博士,高级工程师,基金资助:
LI Tengfei1(),MIAO Yun2,YANG Liu1,WANG Longyao2,ZHU Huacheng3
Received:
2021-01-25
Revised:
2021-02-24
Online:
2021-06-20
Published:
2021-06-20
Contact:
LI Tengfei
摘要:
近年来,随着微波技术的快速发展,微波能作为一种高效的清洁能源已在化工合成、工业催化、生物制药、食品加工等众多领域广泛应用。尤其是在化工合成领域,微波技术的应用展现出了高效加热、易于控制、安全环保的优势。采用微波辅助技术对NaNH4Y分子筛与稀土溶液热压离子交换反应进行研究,进一步开发出了无须经高温焙烧工序短流程工艺制备稀土Y分子筛的工艺技术。相比于分子筛传统工业制备技术,大大缩短了制备工艺流程,极大提高了分子筛离子交换改性生产效率并降低了生产能耗。开发的新工艺技术制备的稀土Y分子筛,主要物化性质参数满足工业生产同类型分子筛产品工艺质量指标要求,且制备的分子筛催化剂活性稳定性均不低于传统工业生产分子筛催化剂。新工艺方法对优化催化裂化分子筛工业生产和实现分子筛的短流程工业制备具有重要指导意义。
中图分类号:
李腾飞, 缪赟, 杨柳, 王龙耀, 朱铧丞. 微波强化Y型分子筛离子交换技术[J]. 化工学报, 2021, 72(S1): 406-412.
LI Tengfei, MIAO Yun, YANG Liu, WANG Longyao, ZHU Huacheng. Microwave enhanced ion exchange technology of Y molecular sieve[J]. CIESC Journal, 2021, 72(S1): 406-412.
化合物 | 平均粒径/nm | Na2O质量分数/% | SiO2/Al2O3摩尔比 | 相对结晶/% | 总比表面积/(m2/g) | 总孔体积/(ml/g) | 骨架坍塌温度/℃ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
NaY | 1000 | 12.71 | 5.2 | 88 | 750 | 0.415 | 928 |
NaNH4Y | 980 | 3.85 | 5.2 | 86 | 648 | 0.310 | 985 |
表1 分子筛的理化性质
Table 1 Physicochemical properties of molecular sieves
化合物 | 平均粒径/nm | Na2O质量分数/% | SiO2/Al2O3摩尔比 | 相对结晶/% | 总比表面积/(m2/g) | 总孔体积/(ml/g) | 骨架坍塌温度/℃ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
NaY | 1000 | 12.71 | 5.2 | 88 | 750 | 0.415 | 928 |
NaNH4Y | 980 | 3.85 | 5.2 | 86 | 648 | 0.310 | 985 |
交换方法 | 交换时间/min | Na2O质量分数/% | Re2O3质量 分数/% |
---|---|---|---|
微波辅助加热(REY-B) | 15 | 1.10 | 19.97 |
常规方式加热(REY-A) | 60 | 1.77 | 18.14 |
120 | 1.32 | 18.43 | |
180 | 1.16 | 18.85 | |
240 | 1.09 | 19.47 |
表2 NaNH4Y分子筛水热离子交换对比试验结果
Table 2 Comparison experimental results of NaNH4Y molecular sieves by hydrothermal ion exchange
交换方法 | 交换时间/min | Na2O质量分数/% | Re2O3质量 分数/% |
---|---|---|---|
微波辅助加热(REY-B) | 15 | 1.10 | 19.97 |
常规方式加热(REY-A) | 60 | 1.77 | 18.14 |
120 | 1.32 | 18.43 | |
180 | 1.16 | 18.85 | |
240 | 1.09 | 19.47 |
编号 | 升温时间/min | 恒温交换 时间/min | Na2O质量 分数/% | Re2O3质量 分数/% |
---|---|---|---|---|
REY-B-1 | 15 | 5 | 1.27 | 19.65 |
REY-B-2 | 15 | 10 | 1.12 | 19.97 |
REY-B-3 | 15 | 15 | 1.10 | 19.80 |
REY-B-4 | 15 | 20 | 1.06 | 20.01 |
表3 微波辅助水热交换不同交换时间试验结果
Table 3 Experimental results of microwave-assisted hydrothermal exchange at different exchange times
编号 | 升温时间/min | 恒温交换 时间/min | Na2O质量 分数/% | Re2O3质量 分数/% |
---|---|---|---|---|
REY-B-1 | 15 | 5 | 1.27 | 19.65 |
REY-B-2 | 15 | 10 | 1.12 | 19.97 |
REY-B-3 | 15 | 15 | 1.10 | 19.80 |
REY-B-4 | 15 | 20 | 1.06 | 20.01 |
分子筛 | 晶胞常数/nm | 相对 结晶度/% | 比表面积/ (m2/g) | 坍塌温度/℃ |
---|---|---|---|---|
REY | 2.471 | 48 | 601 | 1011 |
REY-B | 2.469 | 48 | 618 | 1028 |
表4 分子筛的相对结晶度、晶胞参数、比表面积
Table 4 Relative crystallinity, cell parameters and specific surface area of molecular sieves
分子筛 | 晶胞常数/nm | 相对 结晶度/% | 比表面积/ (m2/g) | 坍塌温度/℃ |
---|---|---|---|---|
REY | 2.471 | 48 | 601 | 1011 |
REY-B | 2.469 | 48 | 618 | 1028 |
催化剂 | Na2O/% | Cl-/% | SO42-/% | 比表面积/(m2/g) | 孔容/(ml/g) | MAT(800℃/4 h) | MAT(800℃/17 h) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
催化剂X | 0.21 | 1.27 | 0.47 | 261.3 | 0.28 | 79.3 | 62.3 |
催化剂Y | 0.14 | 0.63 | 0.59 | 264.6 | 0.28 | 80.0 | 62.5 |
表5 分子筛催化剂主要理化性质
Table 5 Main physicochemical properties of molecular sieve catalysts
催化剂 | Na2O/% | Cl-/% | SO42-/% | 比表面积/(m2/g) | 孔容/(ml/g) | MAT(800℃/4 h) | MAT(800℃/17 h) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
催化剂X | 0.21 | 1.27 | 0.47 | 261.3 | 0.28 | 79.3 | 62.3 |
催化剂Y | 0.14 | 0.63 | 0.59 | 264.6 | 0.28 | 80.0 | 62.5 |
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