[發(fā)明專利]一種高硅沸石分子篩的合成方法及裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811487766.1
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109437225A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 龍英才
• 申請（專利權）人: 復榆（張家港）新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權代理有限公司 11640
• 代理人: 劉翔

本發(fā)明提供了一種高硅沸石分子篩的合成方法與裝置。該方法包括：反應物配制：取適量的硅源、鋁源、模板劑、硫酸和去離子水進行預設配比的反應物配制；沸石產(chǎn)物制取：將反應物置于合成裝置中進行水熱反應，當溫度上升到預設的水熱反應溫度時，通過合成裝置向外釋放反應物中預設量的可揮發(fā)組分，使反應物的配比發(fā)生改變，以形成預定形貌的沸石產(chǎn)物；分子篩制取：待沸石產(chǎn)物冷卻后處理得到沸石分子篩。本發(fā)明中，通過在水熱反應進行過程中向外釋放反應物中可揮發(fā)的有機或無機組分的方法，有控制地改變了水熱反應過程和中反應物的配比，進而保證了在不改變反應物原始配比的條件下可以合成各種具有不同形貌的沸石產(chǎn)物。

技術領域

本發(fā)明涉及化工合成技術領域，具體而言，涉及一種高硅沸石分子篩的合成方法及裝置。

背景技術

目前，沸石分子篩的擇形分離和催化性能是其在與化學相關的工業(yè)與科技領域廣泛應用的最重要特性。對某一催化反應過程而言，通常只有1-2種特定結構類型的沸石適合用作工業(yè)催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，催化劑的反應選擇性與所選擇的沸石的晶體形貌密切相關。例如薄片狀的ZSM-5在甲醇脫水制烯烴的催化反應中雙烯(乙烯與丙烯)收率可達60％，丙烯/乙烯比8.4(燃料化學學報2015年43(6),P747-753)。又如在添加了乙醇的反應混合物中合成的六角板狀ZSM-5沸石，在甲苯和甲醇烷基化制對二甲苯的反應中甲苯轉(zhuǎn)化率提高5-8％，對二甲苯選擇性提高1-2％(石油學報(石油加工)2017年33(4)，P654-661)。中國專利(申請?zhí)?01711296662.8)提出，在苯甲醇與三甲苯的液相催化轉(zhuǎn)化反應中，雙孔片層ZSM-5沸石制成的催化劑烷基化反應的轉(zhuǎn)化率達到98.43％。

同時，對某一沸石而言，合成方法不同，往往產(chǎn)物的形貌也不盡相同。目前，已知的合成方法概括起來就有水熱合成法、溶劑熱合成法、氣相合成法、干膠凝膠法、離子熱合成法以及微波合成法等。此外,還有一種極濃體系合成方法,采用固體硅源和有機復合表面活性劑為原料,可原位合成特殊形貌的ZSM-5分子篩,具有良好的異構化性能(石油煉制與石油化工2010VoL 41，No.1，P40-46)。在這些合成方法中，只有水熱合成法是最成熟，使用最普遍的工業(yè)合成方法。該方法中，配制溶膠狀反應物的硅原料通常是價廉易得的含水量很高的水玻璃或硅溶膠。因此，以這些硅原料來配制合成反應混合物時，其水/氧化硅的摩爾比一般不能低于15。如果想用這些硅源配制用于干膠合成或汽/固相反應合成所用的反應混合物，就必須先制成含水量較高的溶膠或凝膠，再加熱蒸發(fā)掉其中多余的水份、制成不含水或含水量低的反應混合物。

大量研究發(fā)現(xiàn)，影響產(chǎn)物形貌的因素有合成方法，合成原料(硅源和鋁源)、有機導向劑的種類和用量、表面活性劑的添加、反應物配比、反應溫度和時間等。

上述技術方案中，所有合成方法中，一旦反應混合物已按計算好的配比配制好，水熱反應溫度和時間確定并開始進行，產(chǎn)物沸石的形貌就已經(jīng)確定無法改變。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提出了一種高硅沸石分子篩的合成方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有高硅沸石分子篩合成過程中一旦反應混合物已按計算好的配比配制好，水熱反應溫度和時間確定并開始進行，產(chǎn)物沸石的形貌就已經(jīng)確定無法改變的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種高硅沸石分子篩的合成方法，包括如下步驟：

反應物配制：取適量的硅源、鋁源、模板劑、硫酸和去離子水按照預設步驟進行預設配比的反應物配制；

沸石產(chǎn)物制取：將所述反應物置于合成裝置中進行水熱反應，當溫度上升到預設的水熱反應溫度時，通過所述合成裝置向外釋放反應物中預設量的可揮發(fā)組分，使所述合成裝置中反應物的配比發(fā)生改變，以形成預定形貌的沸石產(chǎn)物；

分子篩制取：待所述合成裝置冷卻后取出含所述沸石產(chǎn)物的漿料,經(jīng)過濾、水洗、焙燒以及離子交換處理，得到沸石分子篩。

進一步地，上述高硅沸石分子篩的合成方法中，所述可揮發(fā)性組分的預設量通過所述合成裝置向外釋放可揮發(fā)性物質(zhì)的時間來確定。