β沸石的合成及其在裂化催化剂中的应用
β沸石是由美国 Mobil公司在1967年研究成功,属于立方晶系,晶胞参数为(1.204±0.014)nm。
它具有与X、Y型等大孔分子筛相近的对正己烷、环己烷和水的吸附能力,但比Y型分子筛有更高的硅铝比。作为分子筛催化材料可用于低压加氢裂解、加氢异构化、脱蜡、芳构化、烯烃或芳烃异构化、烃类转化(如甲醇转换为烃类)等。还有文献报道:β沸石是1976年由 Wadlinger首先合成的,其结构模型于1988年由 Newsan等确定,是高硅沸石中惟一具有三维、十二元环孔径系统的沸石。它与八面沸石具有相似的孔径尺寸和吸附能力,但比八面沸石有更高的硅铝比,它因优异的催化性能而受到重视。 β沸石合成中需加入大量的有机模板剂,最常用的是四乙基氢氧化铵(TEAO)。
总的来说,β沸石的合成有3种水热晶化方法,即多溶液(溶胶)法、单溶液法,导向剂法。
①多溶液法是以合成β沸石所需的各种组分配制成水溶液或溶胶,混合后晶化的方法。这种方法以模板剂(TEA+)、硅源、铝源的水溶液(溶胶)为原料或将这些固体原料分别溶于水中,在一定的水热条件下完成β沸石的合成。
这种多溶液晶化合成方法一般存在模板剂及水用量大、β沸石收率低和晶化时间长达6~10d等缺点。
②单溶液法是将合成8沸石的各种组分分为固体和液体两部分,混合后晶化的方法。
③导向剂法是按拟合成的β沸石的原料配比进行预晶化,以预晶化物代替模板剂而进行B沸石合成的方法。
β沸石具有独特的三维孔道结构,且具有结构稳定、耐酸和抗结焦性好等特点。
因此在加氢裂化、异构化、烷基化和烯烃水合等多种石油化工过程中表现出良好的催化性能。目前国内外对β沸石在裂化催化剂中的应用研究报道较少,且多数集中在将β沸石引入催化剂活性组分以得到多产烯烃(iCF+iC5)的裂化催化剂方面。对β沸石引入裂化催化剂后,催化剂活性、抗结焦性及产品分布等方面系统化的研究报道很少。
李丽,潘惠芳等科技工作者采用水热晶化法合成β沸石并考察了其物化性能。将β沸石作为活性组分引入裂化催化剂中,系统研究了β沸石的引入对裂化催化剂催化性能和产品分布的影响,并将自制β沸石、ZMS-5沸石、工业产品β沸石分别和USY沸石复配,或两种以上的沸石复配作为活性组分,对各催化剂进行了评价和分析比较β沸石是迄今为止所发现的惟一一种大孔三维结构的高硅沸石,由于其结构的特殊性,兼具酸催化特性和结构选择性。
β沸石催化苯和十二烯烷基化生成苯基十二烷,以及由苯和三烷生成二苯基甲烷是利用其酸催化性能;β沸石经盐酸脱铝并进行贵金属负载可作为双功能催化剂用于烷烃脱蜡。
此外,利用β沸石催化苯与丙烯烃化制异丙苯、异丙苯歧化制二异丙苯、甲苯异丙基化、芳烃甲基化、二异丙苯烷基转移、丙烯醚化以及甲苯歧化等已有报道,表明β沸石的酸催化性能及三维大孔结构具有极大的吸引力。
