Hình 9: Zeolit USY.
Trong sản xuất chất xúc tác cracking xúc tác, zeolit Y thƣờng đƣợc sử dụng ở dạng siêu bền USY.
Để điều chế zeolit USY, NaY đƣợc trao đổi amoni để giảm hàm lƣợng natri đến 3 hoặc 4% Na2O. Zeolit đƣợc trao đổi một phần với NH4+, sau đó đƣợc nung ở nhiệt độ cao(760oC) với hơi nƣớc để ổn định cấu trúc zeolit và giảm bớt lƣợng natri còn lại. Trong sản xuất công nghiệp, zeolit đƣợc nung trong các lò quay. Sự trao đổi ion với NH4+ đƣợc thực hiện tiếp túc cho đến khi hàm lƣợng natri trong zeolit đạt đến mức thấp hơn 1% Na2O và có kích thƣớc ô mạng tinh thể cơ sở khoảng 24,55 ± 0,02 Å. Tỷ số SiO2/Al2O3 cao, kích thƣớc tinh thể cơ sở thấp và hàm lƣợng natri nhỏ là các tiêu chuẩn cơ bản trong điều chế xúc tác cracking.
Để điều chế zeolit Y có hoạt tính cao hơn, ngƣời ta thƣờng trao đổi với các dung dịch muối clorua đất hiếm. Hàm lƣợng đất hiếm đƣa vào zeolit tùy thuộc vào mối quan hệ giữa hoạt tính, độ chọn lọc xăng và sự biến đổi chỉ số octan.
Zeolit đƣợc xử lý axit nhằm tách nhôm ngoài mạng và các ion natri còn lại. Việc xử lý có thể đƣợc thực hiện bằng một dung dịch axit hoặc bằng chất nhựa trao đổi dạng H+. Điều kiện xử lý đƣợc lựa chọn(nồng độ axit, nhiệt độ, thời gian xử lý) để đạt đến một hàm lƣợng thấp của nhôm ngoài mạng. Thông thƣờng ngƣời ta xử lý axit để tạo ra zeolit có tỷ số SiO2/Al2O3 là 6,5÷12, ứng với hoạt tính xúc tác tốt nhất, hàm lƣợng natri giảm xuống khoảng 0,1% Na2O. USY sau khi đƣợc xử lý axit có thể đƣợc trao đổi với các cation đất hiếm để tăng hoạt tính xúc tác.
Nguyễn Thành Chung – CN Hóa dầu – K55 Trang 40
Ngoài zeolit có hàm lƣợng silic cao(gọi là HSY), chất xúc tác còn chứa zeolit ZSM-5, mordenit và một số zeolit mao quản trung bình, và mao quản nhỏ khác, nhằm mục đích điều chỉnh thành phần của xúc tác sao cho tạo sản phẩm mong muốn.[3-107,108]