通过脱硅法合成介孔纳米尺寸β沸石的方法及其用途技术

纳米尺寸介孔沸石β组合物和合成方法以及所述纳米尺寸介孔沸石β的用途。在不添加结构导向剂(SDA)的情况下，使用脱硅法合成纳米尺寸介孔沸石β。还提供了使用纳米尺寸介孔沸石β对烃原料进行加氢裂化的方法。石β对烃原料进行加氢裂化的方法。石β对烃原料进行加氢裂化的方法。

【技术实现步骤摘要】
通过脱硅法合成介孔纳米尺寸
β
沸石的方法及其用途


[0001]本公开主要涉及纳米尺寸介孔沸石组合物。更具体地说，本公开的实施方案涉及利用除硅法合成此类组合物以及此类组合物的用途。

技术介绍

[0002]沸石是结晶的硅酸铝，广泛用于重油转化工艺，如加氢裂化和流化催化裂化工艺。特别地，基于孔结构、稳定性和酸度的考虑，将β沸石用于此类工艺中。这些工艺的原料是原油的一部分，其初馏点为350℃，平均分子量范围约为200至600或更高。由于原油的性质逐年恶化，对清洁燃料和石化产品的需求不断增加，因此，需要使用各种工艺和催化剂(如沸石)转化更多的重油。

技术实现思路

[0003]原油(例如，重质原油)可通过加氢处理工艺以及随后通过使用加氢裂化催化剂来去除不希望的成分，如硫、氮和金属，并将高分子量烃(复合芳烃或不饱和烃)转化为石脑油、煤油、汽油、柴油或高质量润滑油。用于加氢处理的催化剂有两个功能：裂解高分子量烃和氢化不饱和分子。常规的β沸石(也称为“沸石β”)具有相对较小的孔径(小于2nm)，这不允许重油转化工艺的大分子扩散到位于沸石内部的活性位点并在其上反应，从而对β沸石催化剂的性能产生负面影响。这导致催化剂的低催化活性和可能的失活。
[0004]可以通过增加沸石的孔径和减小沸石的粒径来增强分子的传质，从而提高催化剂性能。在一些情况下，具有较大孔径的有序介孔硅酸铝可用于合成具有相对较大孔径的催化剂。此外，在合成过程中可以减小催化剂的粒径，以增加外表面并缩短分子的扩散路径，从而提高催化剂性能。然而，通过现有技术合成具有纳米尺寸颗粒和介孔的催化剂是困难的。
[0005]现有的纳米尺寸β沸石合成工艺存在各种问题，例如，由于需要离子交换和分离步骤以获得H型沸石产物或质子沸石形式，最终产物的产率降低。使用碱处理的现有工艺通常需要在额外处理之前煅烧沸石β，从而去除用于沸石合成的所有模板或结构导向剂(SDA)。为了在后续碱处理中保持沸石结构，这种工艺向处理溶液中添加SDA。如果使用氢氧化钠(NaOH)溶液，则该工艺需要钠离子(Na
+
)的反向离子交换。为了减少钠离子(Na
+
)，需要后续的铵(NH
4+
)离子交换，这增加了合成成本并降低了沸石的产率。
[0006]本公开的实施方案包括在无需干燥和煅烧沸石的情况下，使用通过碱的脱硅法处理具有纳米尺寸β沸石的模板以合成具有介孔的纳米尺寸沸石β(称为“介
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纳沸石β”)的方法。该方法可以在不使用结构导向剂(SDA)如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的情况下合成纳米尺寸的β沸石。介
‑
纳沸石β可以用作重油转化工艺中的催化剂，如加氢裂化和流化催化裂化。
[0007]在一个实施方案中，提供了合成纳米尺寸介孔沸石β组合物的方法。该方法包括混合二氧化硅、铝源、四乙基氢氧化铵和水以形成硅酸铝流体凝胶，在第一温度下加热硅酸铝
流体凝胶第一时间段以形成沸石β产物，以及将沸石β产物与氨水混合以形成氨
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沸石混合物。该方法还包括将氨
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沸石混合物在第二温度下加热第二时间段以形成经处理的沸石β产物；过滤经处理的沸石β产物，以及过滤后洗涤经处理的沸石β产物。该方法还包括洗涤后在第三温度下干燥经处理的沸石β第三时间段，以及干燥后在第四温度下煅烧经处理的沸石β产物第四时间段，从而制备纳米尺寸介孔沸石β组合物。
[0008]在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有1.0毫升/克(ml/g)至1.5ml/g的孔体积。在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有15纳米(nm)至50nm的孔径。在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有10纳米(nm)至100nm的粒径。在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有90％至120％的相对结晶度。在一些实施方案中，二氧化硅是气相二氧化硅。在一些实施方案中，铝源是氧化铝。在一些实施方案中，第一温度在100℃至150℃的范围内，并且第一时间段在2天至7天的范围内。在一些实施方案中，第二温度在50℃至200℃的范围内，并且第二时间段在5小时至48小时的范围内。在一些实施方案中，第三温度在80℃至150℃的范围内，并且第三时间段在3小时至8小时的范围内。在一些实施方案中，第四温度在500℃至600℃的范围内，并且第四时间段在3小时至8小时的范围内。在一些实施方案中，该方法包括将氨
‑
沸石混合物搅拌0.5小时至4小时的时间段。
[0009]在另一个实施方案中，提供了一种用于加氢裂化烃原料的方法。该方法包括：在反应条件下使烃原料与含有纳米尺寸介孔沸石β组合物的催化剂接触，以转化含有至少20重量％的具有1至4个碳原子的烃的产物流。纳米尺寸介孔沸石β组合物通过包括以下步骤的方法合成，包括：混合二氧化硅、铝源、四乙基氢氧化铵和水以形成硅酸铝流体凝胶，并将硅酸铝流体凝胶在第一温度下加热第一时间段以形成沸石β产物，以及将沸石β产物与氨水混合以形成氨
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沸石混合物。该方法还包括在第二温度下加热氨
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沸石混合物第二时间段以形成经处理的沸石β产物，过滤经处理的沸石β产物，并在过滤后洗涤经处理的沸石β产物。该方法还包括洗涤后在第三温度下干燥经处理的沸石β第三时间段，以及干燥后在第四温度下煅烧经处理的沸石β产物第四时间段，从而制备纳米尺寸介孔沸石β组合物。
[0010]在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有1.0毫升/克(ml/g)至1.5ml/g的孔体积、15纳米(nm)至50nm的孔径。在一些实施方案中，纳米尺寸介孔沸石β组合物具有10纳米(nm)至100nm的粒径，并且具有90％至120％的相对结晶度。在一些实施方案中，二氧化硅是气相二氧化硅。在一些实施方案中，铝源是氧化铝。在一些实施方案中，第一温度在100℃至150℃的范围内，并且第一时间段在2天至7天的范围内。在一些实施方案中，第二温度在50℃至200℃的范围内，并且第二时间段在5小时至48小时的范围内。在一些实施方案中，第三温度在80℃至150℃的范围内，并且第三时间段在3小时至8小时的范围内。在一些实施方案中，第四温度在500℃至600℃的范围内，并且第四时间段在3小时至8小时的范围内。在一些实施方案中，该方法包括将氨
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沸石混合物搅拌0.5小时至4小时的时间段。在一些实施方案中，烃原料是沸点大于或等于540℃的重馏分。
[0011]在另一个实施方案中，提供了一种纳米尺寸介孔沸石β组合物。该组合物包括：多个纳米尺寸的介孔沸石颗粒，多个颗粒中各自具有10纳米(nm)至100nm的粒径、1.0毫升/克(ml/g)至1.5ml/g的孔体积、15纳米(nm)至50nm的孔尺寸和90％至120％的相对结晶度。多个纳米尺寸的介孔沸石颗粒通过包括以下步骤的方法合成：混合二氧化硅、铝源、四乙基氢氧化铵和水以形成硅酸铝流体凝胶，并将硅酸铝流体凝胶在第一温度下加热第一时间段以
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成纳米尺寸介孔沸石β组合物的方法，包括：混合二氧化硅、铝源、四乙基氢氧化铵和水以形成硅酸铝流体凝胶；将所述硅酸铝流体凝胶在第一温度下加热第一时间段以形成沸石β产物；将所述沸石β产物与氨水混合以形成氨
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沸石混合物；将所述氨
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沸石混合物在第二温度下加热第二时间段以形成经处理的沸石β产物；过滤所述经处理的沸石β产物；在所述过滤后，洗涤所述经处理的沸石β产物；在所述洗涤后，在第三温度下干燥所述经处理的沸石β第三时间段；以及在所述干燥后，在第四温度下煅烧经处理的沸石β产物第四时间段，从而制备纳米尺寸介孔沸石β组合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米尺寸介孔沸石β组合物具有1.0毫升/克(ml/g)至1.5ml/g的孔体积。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米尺寸介孔沸石β组合物具有15纳米(nm)至50nm的孔径。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米尺寸介孔沸石β组合物具有10纳米(nm)至100nm的粒径。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米尺寸介孔沸石β组合物具有90％至120％的相对结晶度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述二氧化硅包括气相二氧化硅。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝源是氧化铝。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度在100℃至150℃的范围内，并且所述第一时间段在2天至7天的范围内。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二温度在50℃至200℃的范围内，并且所述第二时间段在5小时至48小时的范围内。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三温度在80℃至150℃的范围内，并且所述第三时间段在3小时至8小时的范围内。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第四温度在500℃至600℃的范围内，并且所述第四时间段在3小时至8小时的范围内。12.根据权利要求1所述的方法，包括将所述氨
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沸石混合物搅拌0.5小时至4小时的时间段。13.一种用于加氢裂化烃原料的方法，所述方法包括：在反应条件下使所述烃原料与含有纳米尺寸介孔沸石β组合物的催化剂接触，以转化含有至少20重量％的具有1至4个碳原子的烃的产物流，其中所述纳米尺寸介孔沸石β组合物通过包括以下步骤的方法合成：混合二氧化硅、铝源、四乙基氢氧化铵和水以形成硅酸铝流体凝胶；将所述硅酸铝流体凝胶在第一温度下加热第一时间段以形成沸石β产物；将所述沸石β产物与氨水混合以形成氨
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沸石混合物；将所述氨
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沸石混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：