[發明專利]分層納米薄片鎂堿沸石分子篩及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201810822695.X
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108793189A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 柯明;胡海強;宋昭崢;劉穩;劉強;劉洋;張蕾
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C01B39/48
• 分類號: C01B39/48;C01B39/04;B82Y40/00;B82Y30/00;B01J29/65;C07C5/27;C07C11/09
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本發明公開了一種分層納米薄片鎂堿沸石分子篩，其特征在于所述分子篩為高結晶度純相鎂堿沸石分子篩；其薄片厚度為30?80nm之間；其比表面積不低于340平方米/克，介孔表面積不低于60平方米/克；其結晶度高達109％以上，且不低于106％。本發明還涉及分層納米薄片鎂堿沸石分子篩的制備方法及其用于烯烴齊聚、低密度聚乙烯裂解、正丁烯和正戊烯骨架異構反應中的催化劑的用途。

技術領域

本發明涉及一種分層納米薄片鎂堿沸石分子篩及其制備方法和用途。

背景技術

鎂堿沸石原系天然礦物，具有獨特的二維孔道結構，其十元環孔道(0.42×0.54nm)與八元環孔道(0.35×0.48nm)分別沿[001]和[010]方向，與十元環平行的六元環孔道與八元環孔道相交形成一個橢球狀的鎂堿沸石籠，早在上世紀70年代Plank等在US4016245中首次公開了鎂堿沸石的人工合成方法，即將硅源、鋁源、堿源、有機模板劑和水均勻混合，并于高壓釜內65℃-200℃條件下晶化，然后經過濾、洗滌、干燥、焙燒制得鎂堿沸石。

鎂堿沸石由于其獨特的孔道結構以及良好的水熱穩定性，化學穩定性而廣泛的應用于烯烴異構、烯烴齊聚、芳烴烷基化等石油化工行業中，尤其是在正丁烯骨架異構中對異丁烯表現出特殊的選擇性，是一類高度擇形的催化劑，在目前正丁烯骨架異構工業應用中具有非常重要的作用。文獻M.S.Holm，E.Taarning，K.Egeblad and C.H.Christensen，Catalysis Today，2011，168：3-16.中公開在催化反應過程中，反應物分子在分子篩孔道內部的傳質速率遠遠小于其在分子篩表面的傳質速率，并且孔道內部容易發生分子的聚集、形成積碳，縮短催化劑壽命；因此，較小鎂堿沸石的晶粒尺寸、增加其外表面積，制備分層納米薄片鎂堿沸石具有重要的學術價值和工業意義。

CN105129813A中公開了一種合成納米片狀鎂堿沸石的方法，其中所得分子篩具有較薄的片狀組成，但是該方法不僅需要添加價格昂貴的十六烷基三甲基溴化銨和分子篩晶種，并且沒有記載所得分子篩的應用領域。CN107010636A中公開了一種鎂堿沸石的合成方法及應用，其中所得鎂堿沸石具有較好的正丁烯骨架異構性能，但是該方法所得樣品晶粒較大，且需要通過對所得樣品進行酸處理。CN103041849B公開了一種可以提高異丁烯產率的方法，但是所述方法需要使用堿土金屬對合成的鎂堿沸石進行改性。CN105478159A公開了一種提高正丁烯轉化率和異丁烯選擇性的方法，但是所述方法同樣需要使合成鎂堿沸石與含銨化合物接觸。

因此，仍需要研發新的分層納米薄片鎂堿沸石材料，使其具有較小薄片厚度，并且在正丁烯骨架異構中具有較高的活性、高選擇性、高穩定性，以滿足市場的需求。

發明內容

本發明提供了一種分層納米薄片鎂堿沸石分子篩，其特征在于所述分子篩為純相鎂堿沸石分子篩；其薄片厚度為30-80nm之間；其比表面積不低于340平方米/克，介孔表面積不低于60平方米/克；其結晶度高達109％以上，且不低于106％。

本發明的另一方面提供所述的分層納米薄片鎂堿沸石分子篩的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)鋁源、水源和堿源攪拌至完全溶解，得到混合物A；

(2)將硅源分批加入到溶液A中，充分攪拌，得到混合物B；

(3)將第一模板劑R1和第二模板劑R2加入到溶液B中，混合均勻，得到凝膠；

(4)將所得凝膠在反應器，例如高壓釜內進行分段動態晶化，晶化結束后經抽濾、干燥、焙燒得到分層納米薄片鎂堿沸石分子篩。

本發明的又一方面提供上述的分層納米薄片鎂堿沸石分子篩或根據上述的方法制備的分層納米薄片鎂堿沸石分子篩用于烯烴齊聚、低密度聚乙烯裂解、正丁烯和正戊烯骨架異構反應中的催化劑的用途。