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在重油加工过程中,催化裂化日益受到行业的重视。催化剂是催化裂化工艺的核心,介孔分子筛作为催化剂中连通微孔和大孔的桥梁,有广阔的发展前景。作者所在课题组将前驱体组装技术应用到介孔分子筛的合成工艺中,将微孔分子筛的初级和次级结构单元引入到介孔分子筛的孔壁中,合成了“MASTER-1”高水热稳定性介孔分子筛,然而在介孔分子筛工业应用进程中仍然存在以下不足:(1)生产成本较高:合成体系中模板剂利用率低导致工业生产成本提高(1.43 gP123/gzeolite);(2)耗水量大,在合成体系中需要大量的水以维持模板剂浓度达到临界胶束浓度(43 g H2O/gzeolite),导致成本较高,制约其工业应用。因此,开发低成本高稳定性介孔分子筛的生产工艺具有重要的理论意义和应用价值。针对这些问题,论文进行了以下研究:1.低浓度P123模板体系中(5.4*10-4 mol/L),溶液中存在极少量胶束,大部分P123分子只能以单体或者McBain小胶团的形式存在,无法导向有序介孔分子筛的形成。在溶液中引入辅助剂聚丙二醇(PPG),由于极性物质之间的排斥作用,一部分PPG分子被“推入”胶束的疏水核心;其余PPG分子会在溶液中形成疏水区域,同时在溶液中游离的P123单体会迅速向PPG形成的疏水区域靠拢,组合形成胶束。2.采用高浓度P123模板体系(0.16mol/L)合成介孔分子筛可望提高模板剂的利用率,PPG与P123的疏水段PPO结合进入胶束的疏水核心,其固有的亲水段会增加整个胶束的亲水性进而阻止其团聚,从而达到了高浓度模板剂对介孔分子筛的诱导作用,且大幅提高了模板剂的利用率。该合成过程中模板剂利用率和耗水量分别为1 g P123/g zeolite和20 g H2O/g zeolite。同时PPG的引入增加了胶束的疏水段和亲水段的体积,最终导致分子筛的孔径和壁厚增大。3.将甘氨酸引入高浓度模板体系,甘氨酸与P123胶束中亲水段PEO发生氢键作用形成亲水-亲水相互作用,可以降低溶液的表面张力,能够大幅提高P123的溶解性,提高浊点和临界胶束浓度,P123的亲水性增强,有助于分散胶束,不易发生团聚。合成样品P123利用率和耗水量分别为0.85 g P123/g zeolite 和 17.8 g H2O/g zeolite。与常规方法相比,P123 利用率提高约30.6%,耗水量降低约57.6%,合成成本降低约20.2%。样品总比表面积和总孔容分别为695.0 m2·g-1和0.79 cm3·g-1。将P123/甘氨酸复合模板体系进行中试放大合成研究(放大10倍),放大后产品仍具有短程有序的“蠕虫状”介孔结构,并且与小试样品相对应各项BET数据都比较接近,表明样品中试放大10倍合成介孔分子筛可重复性较好。将P123/甘氨酸复合模板体系与母液循环法(五次循环一锅晶化)相结合,合成母液循环使用,每次循环添加辅助剂甘氨酸,不仅能抑制胶束的团聚,而且能利用母液中残留的模板剂、Si、Al等物质。该合成过程模板剂利用率和耗水量分别为0.8 g P123/g zeolite和16.8 g H2O/g zeolite。