專利名稱：一種煤系高嶺土插層剝離合成納米級y型分子篩的方法
技術領域：
本發明涉及一種煤系高嶺土插層剝離合成納米級Y型分子篩的方法，屬于沸石分子篩制備領域。
背景技術：
我國是世界上最早使用高嶺土資源的國家之一，英文中的kaolin—詞就源自我國江西省高嶺村。很早以來，我們的祖先就已經掌握了使用高嶺土制作精美的陶器的技術。隨著工業和科學技術的發展，高嶺土的應用也迅速擴大，除了在傳統的陶瓷、水泥、耐火材料等領域外，在造紙、油漆、橡膠和煉油等行業也出現了高嶺土的身影。煤系高嶺土是一種特殊的高嶺土，由于與煤伴生從而得名。我國煤系高嶺土儲量十分豐富，占世界總儲量的一半以上。比起非煤系高嶺土來，煤系高嶺土在資源量上有相當大的優勢。但是由于其與煤伴生，外觀上與非煤系高嶺土有很大差別，結構上也略有不同，從而使其應用受到了很大限制。我們對煤系高嶺土的研究主要是研究其在石化領域的應用，即使用高嶺土合成各類分子篩催化劑。分子篩應用于石油化工行業已經有了 50多年的歷史了，由于分子篩特別是Y型分子篩的引入，催化劑的催化能力得到了巨大的提升，原油處理量急劇增加，汽油的產量和質量也得到了極大的改善。可以這么說，Y型分子篩的引入，給煉油行業帶來了一次深刻的革命。目前，我國裂化用催化劑(FCC)以Y型分子篩為主，而目前生產Y型分子篩的一種重要原料是蘇州出產的高嶺土。蘇州土以其優良的質量和良好的外觀，一直占據著中國催化裂化催化劑市場的主導地位。為了開發我國西部儲量豐富的煤系高嶺土資源，國內研究人員對產自內蒙的煤系高嶺土進行了研究，以期能夠提高催化劑的催化裂化性能，降低催化劑成本，從而取代蘇州土當前在催化裂化催化劑合成領域中的地位，這對開發資源，發展地區優勢和促進西部經濟發展都有積極的現實意義。高嶺土中高嶺石主要呈六角形鱗片狀、單晶呈六方板狀或書冊狀層狀結構，它易于沿與層面平行的方向裂開。通過插層剝離技術可以在較短時間內，成功使高嶺石剝片達到納米級別，將會帶來工業上的革新，產生良好的效益。目前主要采取蒸發溶劑插層法、液相插層法和機械力化學插層法對高嶺土進行插層剝離從而獲得納米級高嶺土。納米Y型分子篩具有較大的比表面積和較高的晶內擴散速率，在催化裂化、加氫裂化和異構化等石油煉制中，擁有反應活性高、對產物選擇性強。表現出比常規Y型分子篩更優異的性能。將納米級的煤系高嶺土應用于Y型分子篩的合成工藝中，既可以降低Y型分子篩的合成成本，又能有效的保障所合成Y型分子篩產品的粒徑小于lOOnm，從而獲得納米Y型分子篩。
發明內容
本發明的目的是以內蒙古煤系高嶺土為原料，提供一種合成納米級Y型分子篩的方法。
本發明的目的是由以下方式實現的(1)納米級煤系高嶺土的制備將有機物插層劑與水按質量比(8 10) 1進行混合，配制成有機插層劑溶液；然后按質量比(1 幻1將煤系高嶺土和插層劑溶液混合，在45 90°C下攪拌M 48h，經離心分離，在60 110°C下烘干8 14h，制得煤系高嶺土-有機物插層復合物；然后將煤系高嶺土 -有機物插層復合物在550 110(TC下焙燒 2 士0. lh，得到納米級高嶺土粉末；(2)導向劑的制備用氫氧化鈉、硅源、鋁源和水配制摩爾比(5.0 10.0) Na2O Al2O3 (7. 5 13.0) SiO2 (180 250) H2O的反應混合物，將其在常溫下攪拌均勻，然后再室溫下陳化M 48h，得到導向劑；(3)納米級Y型分子篩的合成將氫氧化鈉、煤系高嶺土粉末、硅源和水按摩爾比 (2.0 8.0) Nei2O Al2O3 (7. 5 11.幻 SiO2 (180 300) H2O 混合均勻制得凝膠反應物，然后向其中加入3 10wt%的導向劑，攪拌均勻；然后在45士5°C下陳化3士0. lh，之后在110°C下晶化M 32h ；晶化之后過濾、洗滌、干燥，制得納米級Y型分子篩。所述有機物插層劑是二甲基亞砜、尿素中的一種。制得的納米級Y型分子篩的粒徑為50 llOnm。本發明的優點是利用內蒙古煤系高嶺土為原料，降低了 Y型分子篩的合成成本； 煤系高嶺土通過插層剝離處理，從而獲得超微細的煤系高嶺土；所合成的Y型分子篩粒徑小，為納米級分子篩，反應活性高、對產物選擇性強。
具體實施例方式實施例1將有機物插層劑二甲基亞砜與水按質量比8 1進行混合，配制成二甲基亞砜溶液；然后按質量比2 1將煤系高嶺土和二甲基亞砜溶液混合，在70°C下攪拌^h，經離心分離，在80°C下烘干8h，制得煤系高嶺土 - 二甲基亞砜插層復合物；然后將煤系高嶺土 - 二甲基亞砜插層復合物在700°C下焙燒池，得到納米級高嶺土粉末。用氫氧化鈉、硅溶膠、偏鋁酸鈉和水配制摩爾比10. ONa2O Al2O3 IOSiO2 200H20的反應混合物，將其在在常溫下攪拌均勻，然后再室溫下陳化Mh，得到導向劑。將煤系高嶺土粉末、氫氧化鈉、硅溶膠和水按摩爾比5Na20 Al2O3 IOSiO2 200H20混合均勻制得凝膠反應物，然后向其中加入5wt%的導向劑，攪拌均勻；然后在45°C下陳化池，之后在110°C下晶化25h;晶化之后過濾、洗滌、干燥，制得粒徑小于96nm的Y型分子篩。對比例1用尿素代替二甲基亞砜，其它各反應物用量、反應條件、導向劑和凝膠反應物的配比都與實施例1相同。所合成的Y型分子篩的粒徑為107nm。實施例2:按質量比10 1將有機物插層劑二甲基亞砜與水進行混合，配制成二甲基亞砜溶液；然后將煤系高嶺土和二甲基亞砜溶液按質量比1 1混合，在60°c下攪拌^h，經離心分離，在80°C下烘干8h，制得煤系高嶺土 - 二甲基亞砜插層復合物；然后將煤系高嶺土 - 二甲基亞砜插層復合物在700°C下焙燒池，得到納米級高嶺土粉末。用氫氧化鈉、硅溶膠、偏招酸鈉和水配制摩爾比10. ONa2O Al2O3 12. OSiO2 180H20的反應混合物，將其在在常溫下攪拌均勻，然后再室溫下陳化Mh，得到導向劑。將煤系高嶺土粉末、氫氧化鈉、硅溶膠和水按摩爾比3. 5Na20 Al2O3 IOSiO2 210H20混合均勻制得凝膠反應物，然后向其中加入10wt%的導向劑，攪拌均勻；然后在45°C下陳化池，之后在110°C下晶化30h ；晶化之后過濾、洗滌、干燥，制得粒徑小于89nm的Y型分子篩。對比例2:將實施例2中的硅源硅溶膠以硅酸鈉替代，其他條件不變，最終合成出的Y型分子篩的粒徑為96nm。
權利要求
1.一種煤系高嶺土插層剝離合成納米級Y型分子篩的方法，其特征是(1)納米級煤系高嶺土的制備將有機物插層劑與水按質量比(8 10) 1進行混合，配制成有機插層劑溶液；然后按質量比(1 幻1將煤系高嶺土和插層劑溶液混合，在45 90°C下攪拌M 48h，經離心分離，在60 110°C下烘干8 14h，制得煤系高嶺土 -有機物插層復合物；然后將煤系高嶺土 -有機物插層復合物在550 110(TC下焙燒2 士0. lh，得到納米級高嶺土粉末；⑵導向劑的制備用氫氧化鈉、硅源、鋁源和水配制摩爾比(5. 0 10. 0)Na2O Al2O3 (7. 5 13.0) SiO2 (180 250) H2O的反應混合物，將其在常溫下攪拌均勻，然后再室溫下陳化M 48h，得到導向劑；(3)納米級Y型分子篩的合成將氫氧化鈉、煤系高嶺土粉末、硅源和水按摩爾比(2.0 8.0) Nei2O Al2O3 (7. 5 11.幻 SiO2 (180 300) H2O 混合均勻制得凝膠反應物，然后向其中加入3 10wt%的導向劑，攪拌均勻；然后在45士5°C下陳化3士0. lh，之后在110°C下晶化M 32h ；晶化之后過濾、洗滌、干燥，制得納米級Y型分子篩。
2.根據權利要求1所述的煤系高嶺土插層剝離合成納米級Y型分子篩的方法，其特征是所述有機物插層劑是二甲基亞砜、尿素中的一種。
3.根據權利要求1或2所述的煤系高嶺土插層剝離合成納米級Y型分子篩的方法，其特征是制得的納米級Y型分子篩的粒徑為50 llOnm。
全文摘要
本發明涉及一種煤系高嶺土插層剝離合成納米級Y型分子篩的方法，其特征在于將煤系高嶺土與有機物插層劑溶液混合，攪拌，經離心分離，烘干，制得煤系高嶺土-有機物插層復合物；然后將煤系高嶺土-有機物插層復合物在550～1100℃下焙燒2h±0.1h，得到納米級高嶺土粉末；用氫氧化鈉、硅源、鋁源和水配制導向劑，將煤系高嶺土粉末、氫氧化鈉、硅源和水混合均勻制得凝膠反應物，然后向其中加入導向劑，攪拌均勻后進行陳化和晶化；晶化之后過濾、洗滌、干燥，制得納米級Y型分子篩。其優點是利用內蒙古煤系高嶺土為原料，降低了Y型分子篩的合成成本；所合成的Y型分子篩粒徑小，為納米級分子篩，反應活性高、對產物選擇性強。
文檔編號C01B39/24GK102583432SQ201110462689
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者周建國, 周志輝, 孔永林, 桂海燕, 王新遠, 趙宇馳, 趙智承, 郭宏宇 申請人:內蒙古包鋼和發稀土有限公司