由于多級孔沸石具有潛在與實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值,因此對其研究引起了人們的廣泛關(guān)注。其中具有三維十二元孔道結(jié)構(gòu)的大孔高硅沸石,被人們命名為Beta沸石,具有特殊的孔道結(jié)構(gòu),并且具有強(qiáng)大的酸催化特性及結(jié)構(gòu)選擇性,在加氫裂化、異構(gòu)化、烷基化、脫蠟等石油煉制和石油化工過程中有著廣泛應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用過程中,在FCC(fluidcatalyticcracking,催化裂化)催化劑中加入少量Beta沸石或改性Beta沸石,就可以顯著提高裂化催化劑的水熱穩(wěn)定性、抗積炭及耐磨等特性,可以說近幾年來,Beta沸石已迅速發(fā)展成為一種十分重要的新型催化材料。
一般來說,合成Beta沸石的主要原料包括有鋁源、硅源和模板劑等。在有的制備工藝中,會加入一定量的晶種或者晶化促進(jìn)劑來促進(jìn)Beta沸石進(jìn)行改性與結(jié)晶,或者改變與調(diào)整其理化性能。其具體合成工藝包括:
第一,水熱成膠晶化法合成Beta沸石。這種方法是分子篩合成領(lǐng)域內(nèi)最為常見的方法,其主要是將合成Beta沸石所需要用到的鋁源、硅源和模板劑等材料在合成工藝開展前按照一定條件與順序進(jìn)行混合攪拌,然后使得混合的材料形成漿液,接著在一定溫度、壓力下晶化成為分子篩。這種方法具有合成均勻,產(chǎn)品穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但是通常模板劑用量較大,因此提高了制備成本,而這也決定了Beta沸石原料成本較高。
第二,導(dǎo)向劑法合成Beta沸石。這種方法一般分成兩個(gè)步驟,首先是對導(dǎo)向劑的合成:將鋁酸鈉、四乙基氫氧化銨、白炭黑等原料混合均勻后在一定溫度下陳化即得導(dǎo)向劑;然
后將合成Beta沸石的各原料按照一定的比例混合均勻,加入1%~5%的導(dǎo)向劑,在一定溫度下晶化即得到Beta沸石。這種技術(shù)能夠降低了模板劑的使用量,也能夠快速提高Beta的結(jié)晶速率,但是也有著明顯的缺點(diǎn):這種技術(shù)中制備出來的Beta沸石硅鋁含量較低,其數(shù)值在5-50之間,并且會增加了一定的合成成本,且工藝相對復(fù)雜。
第三,表面潤濕晶化法合成Beta沸石。這種方法是在水熱成膠晶化法的基礎(chǔ)上繼續(xù)降低體系中模板劑的用量以降低成本發(fā)展出來的,其能夠有效降低沸石合成成本,縮短整個(gè)晶化時(shí)間。
不同方法制備的Beta沸石其反應(yīng)性能相對有所偏差,其數(shù)據(jù)表如下所示。區(qū)別在于晶化過程中,晶粒尺寸的大小及活性程度。一般來說,Beta沸石較小的晶粒尺寸有利于反應(yīng)物及產(chǎn)物的擴(kuò)散,提高了催化劑的活性,這一點(diǎn)需要在實(shí)際應(yīng)用中注意。