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合成L沸石的方法存在着晶化时间长、产品中有杂晶等缺点,因此,需要对合成L沸石的方法进行进一步研究,以便在很短晶化时间内合成出高性价比的L沸石。将L沸石化学改性后应用在烃类裂化催化剂中,对增加汽油族组成中的异构烷烃和芳烃含量,从而提高裂化汽油的辛烷值具有重要意义。
本文考察了投料比、晶化条件和晶种等因素对合成L沸石质量的影响规律,并在最佳的合成条件下进行了1L晶化釜的放大研究。以硅溶胶、氢氧化铝、氢氧化钾和去离子水为原料合成L沸石的最佳条件为:K2O/SiO2=0.230~0.300,SiO2/Al2O3=8~10,H2O/SiO2=16~24,晶化条件:150℃,18~24h,合成的L沸石相对结晶度在90%以上,晶体形貌为梯形圆柱体,晶体直径在0.4~0.7μm之间。
为提高L沸石的硅铝比,采用水热脱铝法将L沸石进行超稳化处理制备了超稳L(USL)沸石。重点研究了焙烧温度对L沸石相对结晶度、硅铝比等影响规律,优化了工艺条件。焙烧温度在650℃~750℃时,L沸石的相对结晶保留度在83%左右,USL沸石水热稳定性好,硅铝比高。此外,本研究首次将自制的一种多聚硅酸凝胶作为活性硅源加入到NH4L沸石体系中,在自水汽条件下进行超稳化处理,成功制备了高硅铝比L沸石。
对USL沸石进行了化学改性,并将其作为FCC催化剂活性组分的添加剂对催化剂性能的影响及其机理进行了研究。在分子筛总量保持不变的条件下,在催化剂中引入5%的改性USL沸石最合适,此时MAT活性指数、汽油收率最高,而比积炭最低。催化剂中分别添加5.0%的La-USL、Ga-USL、Mo-USL和Zn-USL沸石,在各改性元素最佳含量下,汽油产品的辛烷值增加了1~3个单位,芳烃含量增加了6~13%,改性沸石有非常好的芳构化性能。用大庆减压蜡油作原料进行固定流化床评价的研究表明,引入La-USL沸石的FCC催化剂具有提高裂化活性、抑制缩合生焦、降低汽油产品中烯烃含量的同时增加汽油中异构烷烃和芳烃含量以及提高汽油产品辛烷值的性能。