沸石催化剂的制备与脱硫工艺的考查模板文档格式.docx
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图1八面沸石型分子筛
Ｙ型沸石是当前广泛应用的沸石类型,其结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构。
若以
笼这种结构单元取代金刚石的碳原子结点,且用六方柱笼将相邻的两个
笼联结,就形成了八面沸石型的晶体结构（图2–14）,用这种结构继续连接下去,就得到Ｙ型分子筛结构。
其主要通道孔径约８-９
比1.5～3.0。
在八面沸石型分子筛晶胞结构中,阳离子的分布有三种优先占住的位置,即位于六方柱笼中心的SⅠ,位于
笼的六圆环中心的SⅡ,和位于八面沸石笼中靠近
笼的四元环上的SⅢ。
Y型沸石催化剂的制备过程主要由以下几步组成:
NaY
离子交换
洗涤过滤
干燥
成型
焙烧
成品
（1）离子交换
分子筛的离子交换反应一般在水溶液中进行,常见的是酸交换或铵交换,酸交换一般可用无机酸
或有机酸（醋酸、酒石酸等）。
下式表示以
进行交换的反应式:
酸交换时,沸石晶格上的铝也能被H+取代成为脱铝沸石,其催化性能会发生变化。
铵交换就是用铵盐溶液对
进行离子交换,交换时不会脱铝。
用
溶液交换时,其反应式如下:
在300～500℃下焙烧,即可转变成具有酸性催化性能的
型。
离子交换反应是可逆的,故必须进行多次交换才能达到较高的交换度。
溶液的浓度、交换次数、交换时间、交换温度等因素对钠的交换率都有影响。
另外,在离子交换过程中,位于小笼中的钠离子一般很难被交换出来,可进行中间焙烧,使残留的
离子重新分布,移入易交换的位置,然后再用铵溶液交换,这样能够大大提高交换度。
（2）焙烧
焙烧是催化剂具有一定活性的不可缺少的步骤。
把干燥过的催化剂在不低于反应温度下进行焙烧,进一步提高催化剂的活性,保持催化剂的稳定性和增强催化剂的机械强度。
用铵盐交换得到的铵型Ｙ型沸石,当加热处理时,铵型变氢型。
如将温度进一步提高,则可进一步脱水,出现路易士酸中心。
分子筛吸附吡啶的红外光谱研究表明,
带在波数3540cm-1和3643cm-1的强度随处理温度的变化和在其上吸附吡啶导致带的消失都证明
分子筛的
基是酸位中心,且
沸石于350～550℃焙烧产生的酸度最大。
（3）最佳吸附脱硫工艺的考查
经过改变固液比、温度和接触时间,根据微库仑仪的测定结果,来确定HY分子筛对噻吩的最佳吸附工艺。
图2离子交换装置
1–电热碗;
2–四口烧瓶;
3–温度计;
4–搅拌器;
5–回流冷凝器
C实验步骤
在天平上称取50克合成或天然
分子筛装入四口瓶中,用量筒量取预先配制好的
溶液500ml倒入四口瓶中。
然后将四口瓶放入电热碗中,装上回流冷凝器,搅拌器、接触温度计、水银温度计,并打开冷却水。
启动搅拌器,加热升温,控制温度在100℃下搅拌反应１小时,然后停止搅拌并降温。
卸下回流冷凝管,搅拌器和温度计,待分子筛沉至瓶底后,将上层清液分出,然后重新加入500ml,
开始第二次交换,方法步骤同上。
第二次交换完成后,待交换液温度降至40～50℃时,进行过滤和洗涤。
（2）过滤洗涤
将滤纸铺在布氏漏斗内,倒入沉淀液体,抽真空过滤接近滤干时,用100ml蒸馏水均匀淋入,继续滤干,关闭真空泵。
将滤饼取出,放入500ml烧杯内,加蒸馏水300ml,用玻璃棒将滤饼捣碎进行洗涤,再进行真空抽滤。
重复上述操作至取滤液少许于试管中,加
溶液几滴,无白色沉淀出现,即表示滤液中无氯离子,洗涤完毕。
取出滤饼放在蒸发皿内置于烘箱中,在120℃下烘干。
（3）焙烧
将催化剂颗粒放入瓷坩埚内,置于马福炉炉膛中心。
控制温度在5小时内升温至500℃
5℃,在此温度下保持４小时,自然降温至120～140℃时取出坩埚放入干燥器中,以备反应用。
（4）最佳吸附脱硫工艺的考查
设计一正交实验表列出一系列的变固液比、温度和接触时间,分别考查不同工艺条件下,催化剂与100ml相同硫含量的溶液接触后硫含量的降低。
吸附脱硫后溶液用离心分离法将分子筛分离出来,溶液采用微库仑法测定硫含量。
（5）硫含量的测定
（a）仪器准备:
将仪器按照使用说明书安装好,连接电源电路及载气管线;
从滴定池中放出前次作样的旧电解液,加入新鲜电解液,使液面高于惦记5～10mm。
（b）调节气体流量及炉温,操作条件如下:
裂解炉温度,℃
入口段
370～420
中心段
710～750
出口段
570～620
气体流量,mL/min
反应气O2
40
载气
N2
160
（c）开始试验
①测定转化率:
用10μL注射器抽取标样清洗注射器数次后,抽取标样4~8μL,倒置排出气泡,将针芯向后拉动液体凹面落在1μL标记处读数得到V1,将注射器平放在自动进样器夹子上夹紧后进样,速度控制在0.1~0.2μL/s,当进到注射器内样品约剩0.5μL时停止进样。
取下注射器,再次将针芯向后拉,使液体凹面落在1μL标记处读数得到V2。
两次差值就是标样的进样量。
用微库仑计滴定硫含量,去硫含量显示值。
一个标样重复测定两次,取平均值。
②按下式计算硫的转化率:
F=W/（ρB*V）*100%
其中,F为硫的转化率,%;
W微库仑仪两次滴定硫含量的平均值,ng;
ρB
标样硫含量,ng/μl;
V进样量,μl。
转化率每7天校正一次,转化率指标达到仪器说明书规定的要求方可作试样测定。
③用液体进样器替换自动进样器。
④按照流程连接液体进样器和液化气采样器,用9号注射针与液体进样器出口管连接后插入裂解管进样口。
⑤按照下面的参数控制条件和参数:
370~420
710~750
570~620
吹扫气
35;
补充载气
105;
反应气O2
60
⑥打开采样器出口阀,微开放空阀到有气泡出来为止,拉出滑动进样阀手柄,使样品充入阀芯,吹扫阀芯10~20s,拉动滑动进样阀手柄,阀芯对准吹扫气,阀芯内样品被吹入稀释管,再进入裂解管氧化裂解。
用微库仑仪滴定硫含量,度取六含量显示值。
一个试样重复测定两次,取平均值。
同一操作者,两次平行测定的结果之差不得超过以下规定数值:
测量范围
允许差
ppm
mg/m3
最小值的%
10
20
20
&
gt;
&
20
10
D结果与讨论
（1）列出本实验的实验条件和实验数据,根据图标确定分子筛的最佳吸附脱硫工艺。
（2）参考本实验设计Ｙ型沸石用稀土离子交换的实验方法,画出实验流程。
参考文献
[1]上海试剂五厂编.分子筛制备与应用.上海:
上海人民出版社,1976
[2]黄仲涛.工业催化.北京:
化学工业出版社,1994
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