[發明專利]一種β分子篩的制備方法

有效

• 申請號: 201810148721.5
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN110143602B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 崔巖;王曉化;沈宜泓;李夢晨;于宏悅;龐新梅;李發永
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02;B82Y40/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;鮑俊萍

本發明公開了一種β分子篩的制備方法。步驟1，合成初始凝膠：將硅源、鋁源、堿性金屬源、水混合，攪拌均勻，合成初始凝膠；硅源以SiO₂計，鋁源以Al₂O₃計，堿性金屬源以Na₂O計，合成初始凝膠的原料摩爾比為：SiO₂/Al₂O₃＝30～150:1，Na₂O/SiO₂＝0.03～0.35:1，H₂O/SiO₂＝3.0～50.0:1；步驟2，微波處理初始凝膠：向步驟1制得的初始凝膠中加入β分子篩晶種，晶種硅鋁比SiO₂/Al₂O₃＝20～100:1，加入量按質量計為SiO₂質量的3％～25％，混合均勻后以微波加熱處理，制得晶化前驅體凝膠；步驟3，晶化反應：將步驟2中得到的晶化前驅體凝膠以微波加熱進行晶化反應，反應溫度為140℃～180℃，反應時間為4～20h，得到β分子篩產品。本發明方法得到的分子篩具有較小的粒徑，豐富的孔結構，而且通道比較通暢，有利于促進催化裂化和異構化的進行。

技術領域

本發明屬于催化化學的技術領域，尤其涉及一種β分子篩的合成方法。

背景技術

β分子篩是由美國Mobil石油公司于1967年研究開發的專利產品USP3308069。較早的報道β分子篩具有優良催化性能是Mobil公司開發出β分子篩的后續專利EP0159846,EP0159847，公開了β分子篩對烴類裂化和異構化具有優異的活性。90年代以來，隨著對β分子篩晶體結構的認識，對β分子篩的合成及催化性能研究迅速展開，連篇累牘的報道了β分子篩在加氫、裂化、異構化、烷基化、烯烴水合、脫蠟和光催化等石油煉制和石油化工過程的眾多催化反應中表現出的優異催化性能。由于它是目前世界上唯一一種具有三維十二員環孔道體系的高硅沸石，在孔徑上和Y分子篩相近，在孔結構上比ZMS-5分子篩更加優越，集成了Y和ZSM-5的優點于一身，而且其硅鋁比可在非常大的范圍內調變，使得其酸性能和穩定性在一定程度上得以控制，這為其在功能化催化裂化催化劑中的應用提供了先決條件。

微波是一種波長極短、頻率極高的電磁波，波長1mm-1m，頻率在300MHz-300GHz，位于紅外光和無線電波之間。用于加熱的微波頻率一般固定在2450MHz或915MHz。微波加熱的基本原理為：在外加交變電磁場作用下，物料內極性分子極化并隨外加交變電磁場極性變更而頻繁轉向摩擦，使電磁能轉化為熱能。微波加熱具有加熱速度快、均勻，能量利用率高，綠色環保等特點。最突出的一點是，微波在合成納米多孔材料中表現出了影響反應動力學和選擇性的能力。

常規水熱合成β分子篩一般均使用有機模板劑，例如，以四乙基氫氧化銨為模板劑的條件下，合成時間一般在40小時以上，生產時間較長，生產效率較低。特別是由于模板劑用量較大，導致生產成本非常高，而且后期需要對分子篩產品進行焙燒脫模板劑處理，會對產品結構造成破壞，脫除的模板劑也會嚴重污染環境。無模板劑合成分子篩技術具有重要實際意義。

CN101249968，公開了一種無有機模板劑合成β沸石的方法，以硅源、鋁源、鈉源、水混合制備出初始凝膠，然后加入β分子篩晶種，進行水熱反應最終得到了β分子篩產品。但是由于體系中未加入有機模板劑，僅靠晶種的結構導向作用較難維持反應體系穩定，結果就造成合成β分子篩相區十分狹窄，實際反應條件掌控難度較大，較易產生雜晶。

綜上所述，常規水熱合成β分子篩一般均使用有機模板劑，生產時間較長，特別是由于模板劑用量較大，導致生產成本非常高，而且后期需要對分子篩產品進行焙燒脫模板劑處理，會對產品結構造成破壞，脫除的模板劑也會嚴重污染環境。現在已有不額外添加有機模板劑合成β分子篩技術公開，但是由于采用常規水熱合成方式，僅靠晶種的結構導向作用較難維持反應體系穩定，結果就造成合成β分子篩相區十分狹窄，實際反應條件掌控難度較大，較易產生雜晶。