β沸石的合成及其在裂化催化劑中的應用

?β沸石是由美國 Mobil公司在1967年研究成功,屬于立方晶系,晶胞參數為(1.204±0.014)nm。

它具有與X、Y型等大孔分子篩相近的對正己烷、環己烷和水的吸附能力,但比Y型分子篩有更高的硅鋁比。作為分子篩催化材料可用于低壓加氫裂解、加氫異構化、脫蠟、芳構化、烯烴或芳烴異構化、烴類轉化(如甲醇轉換為烴類)等。還有文獻報道:β沸石是1976年由 Wadlinger首先合成的,其結構模型于1988年由 Newsan等確定,是高硅沸石中惟一具有三維、十二元環孔徑系統的沸石。它與八面沸石具有相似的孔徑尺寸和吸附能力,但比八面沸石有更高的硅鋁比,它因優異的催化性能而受到重視。?β沸石合成中需加入大量的有機模板劑,最常用的是四乙基氫氧化銨(TEAO)。
總的來說,β沸石的合成有3種水熱晶化方法,即多溶液(溶膠)法、單溶液法,導向劑法。

①多溶液法是以合成β沸石所需的各種組分配制成水溶液或溶膠,混合后晶化的方法。這種方法以模板劑(TEA+)、硅源、鋁源的水溶液(溶膠)為原料或將這些固體原料分別溶于水中,在一定的水熱條件下完成β沸石的合成。
這種多溶液晶化合成方法一般存在模板劑及水用量大、β沸石收率低和晶化時間長達6~10d等缺點。

②單溶液法是將合成8沸石的各種組分分為固體和液體兩部分,混合后晶化的方法。
③導向劑法是按擬合成的β沸石的原料配比進行預晶化,以預晶化物代替模板劑而進行B沸石合成的方法。
β沸石具有獨特的三維孔道結構,且具有結構穩定、耐酸和抗結焦性好等特點。

因此在加氫裂化、異構化、烷基化和烯烴水合等多種石油化工過程中表現出良好的催化性能。目前國內外對β沸石在裂化催化劑中的應用研究報道較少,且多數集中在將β沸石引入催化劑活性組分以得到多產烯烴(iCF+iC5)的裂化催化劑方面。對β沸石引入裂化催化劑后,催化劑活性、抗結焦性及產品分布等方面系統化的研究報道很少。

李麗,潘惠芳等科技工作者采用水熱晶化法合成β沸石并考察了其物化性能。將β沸石作為活性組分引入裂化催化劑中,系統研究了β沸石的引入對裂化催化劑催化性能和產品分布的影響,并將自制β沸石、ZMS-5沸石、工業產品β沸石分別和USY沸石復配,或兩種以上的沸石復配作為活性組分,對各催化劑進行了評價和分析比較β沸石是迄今為止所發現的惟一一種大孔三維結構的高硅沸石,由于其結構的特殊性,兼具酸催化特性和結構選擇性。

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沸石經鹽酸脫鋁并進行貴金屬負載可作為雙功能催化劑用于烷烴脫蠟。

此外,利用β沸石催化苯與丙烯烴化制異丙苯、異丙苯歧化制二異丙苯、甲苯異丙基化、芳烴甲基化、二異丙苯烷基轉移、丙烯醚化以及甲苯歧化等已有報道,表明β沸石的酸催化性能及三維大孔結構具有極大的吸引力。