废FCC催化剂合成柱形13X沸石分子筛及其吸附性能研究

石宇飞，郝文明，陈树伟，马静红，李瑞丰

(太原理工大学 化学化工学院，山西 太原 030024)

流化催化裂化(FCC)是现代石油炼制工艺极其重要的组成部分[1]，FCC催化剂主要成分有Al2O3、SiO2以及作为活性成分的Y沸石、ZSM-5沸石[2]。在石油炼制过程中，FCC催化剂失活，产生废FCC催化剂[3]。

13X沸石分子筛是一种微孔材料，具有FAU型拓扑结构，其孔径为0.74 nm，超笼最大直径为1.3 nm[4]，硅铝比一般为1～1.5，被广泛应用于气体的吸附分离与净化领域[5]。目前，13X沸石的合成原料有很多种[6-10]，废FCC催化剂的物相组成、化学成分与分子筛大致相同，是潜在的合成沸石分子筛的原料。本文探索以废FCC催化剂为原料，合成柱型13X沸石吸附剂。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

废FCC催化剂(ICP，质量含量：Al 26.4%，Si 29%，Ni 0.71%)，来自于山东京博石油化工有限公司；粘结剂高岭土(质量含量为Al 12.54%，Si 11.14%(EDS))，来自山西翼城；氢氧化钠，分析纯；蒸馏水。

QM-3SP2J行星式球磨机；FA2004型分析天平；DHG-9070A型电热鼓风干燥箱；LTDE型马弗炉；TH-16型挤条机；SHZ-D型循环水式多用真空泵；XRD-6000型X射线粉末衍射仪；S-4800型扫描电镜；QUADRSORB SI型物理吸附仪；NOVA1000e型吸附仪；GB6287-86分子筛静态水吸附仪。

1.2 实验方法

将相同质量废FCC催化剂和玛瑙研磨球分别放入2个玛瑙研磨罐中，研磨罐对称固定在球磨机中，在公转36 r/min、自转72 r/min的条件下球磨30 min。过筛，筛分出200目及以下的样品以备后用。分别称取质量百分数20%的高岭土、X%经过球磨的废FCC催化剂、Y%13X晶种(X+Y=80)，加水混合均匀，经挤条机挤出造型，放入90 ℃烘箱干燥3 h。在650 ℃下焙烧2 h，除去废FCC催化剂表面的积碳。放入50 mL的反应釜中，进行水热晶化，固液比为3∶1。晶化样品在90 ℃蒸馏水中洗涤5次，pH接近7，干燥5 h，得到柱形13X沸石分子筛。……