中孔ZSM-5沸石的制备及其催化裂解性能

郭思敏， 高志虹， 崔杏雨， 刘宇键， 李瑞丰

(1.太原理工大学 化学化工学院，山西 太原 030024；2.中国石化 石油化工科学研究院，北京 100083)

沸石作为一类固体酸催化剂被广泛应用于石油的炼制[1-4]。其中，ZSM-5沸石由于其独特的交叉孔道，使得它在催化过程中能够表现出择形选择性的特点[5-7]。然而，ZSM-5沸石的孔径大小在0.51～0.56 nm，其较小的孔径导致分子尺寸较大的反应物很难扩散到孔道内部与酸性位点发生反应，并且在外表面发生的裂解反应生成的积炭会堵塞孔口，造成催化剂的快速失活[8-9]。因此，调变 ZSM-5 沸石的孔道结构，引入中孔或大孔，在微孔沸石的结构中引入中孔，是提高大分子反应物在孔道中的扩散速率并且改善ZSM-5沸石对大分子反应物催化裂解性能的重要手段[10-15]。碱处理[16-17]能够有效脱除沸石骨架中的硅，产生中孔，用无机碱(NaOH)处理就是一种简单有效的脱硅造孔方法。然而，碱脱硅的过程会造成沸石骨架脱铝，导致酸位点的数目降低，酸性改变，形成的中孔连通性差，在催化裂解反应中，催化剂的活性和产物的选择性均会受到很大的影响[18]。

文献中报道，利用碱处理和造孔剂双重作用，不仅可以更加有效地保持沸石的结晶度，而且可以提高中孔的连通性，进而提高其催化活性[19-20]。Mochizuki等[21]利用NaOH碱处理ZSM-5沸石并考察了其对正己烷(n-C6)的催化裂解性能。结果表明，随着NaOH溶液浓度的升高，碱处理ZSM-5沸石外比表面积逐渐增加，对n-C6催化裂解的失活速率降低，微孔孔体积的降低得到减缓。然而，不同碱处理方式对ZSM-5沸石的酸性和孔结构影响很大，文献中报道的处理方式多为单一NaOH处理，对混合碱液处理以及不同碱处理条件的报道很少。……