[发明专利]一种改性磷酸硅铝分子筛

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性磷酸硅铝分子筛，特别是涉及一种多种元素改性的磷酸硅铝分子筛。

背景技术

轻烯烃(定义为：乙烯、丙烯和丁烯)作为很多化学制品的原料，传统制法是石油裂解。由于需求的日益增长和石油资源的逐渐减少使得石油裂解制备轻烯烃的成本稳步攀升。

含氧化合物(例如甲醇，二甲醚，乙醇)通过与各种不同类型的催化剂接触转化成烯烃是制备轻烯烃的一个可行途径，所说的催化剂包括沸石和非沸石分子筛催化剂。

SAPO分子筛是美国联合碳化物公司(UCC)开发的磷酸硅铝系列SAPO分子筛(US4440871)。该分子筛是一类结晶硅铝磷酸盐，其三维骨架结构由PO₂⁺、AlO₂^-、SiO₂构成。SAPO-34是一种具有菱沸石(CHA)结构的结晶硅铝磷酸盐分子筛。它在甲醇至烯烃的转化中表现出良好的活性和选择性，但SAPO-34在催化笼中容易形成焦炭，导致失活。SAPO-18是一种具有AEI结构类型的结晶硅铝磷酸盐分子筛。SAPO-18和SAPO-34分子筛的化学组成相近，在MTO反应中的催化性能相差不大。但由于SAPO-18比SAPO-34具有略低的酸强度和较低的表面强酸中心密度而具有更长的寿命。

AEI/CHA交生相分子筛就是包含CHA结构类型和AEI结构类型的“a”和“b”层堆垛。AEI和CHA的周期性结构单元是双六元环层。它有两种层“a”和“b”，“b”是“a”的镜像(在平面上旋转180°或者垂直于标准平面镜像操作)。当堆叠的层是相同的时，即aaa或bbb，就产生CHA结构类型。当堆叠的层是a和b交替形成时，即abab，就产生AEI结构类型。

US6334994B1公开了一种金属磷铝酸盐分子筛——RUW-19，具有AEI/CHA混合相结构，该混合相分子筛AEI/CHA的比例范围很大，但不是所有混合相的分子筛都具有寿命长-结焦量小的优点。

CN 101208149A公开了制备包括具有AEI和CHA骨架类型的分子筛的至少一种共生相的硅铝磷酸盐分子筛的方法，其中该共生相具有约7/93-38/62的AEI/CHA质量比，该比率通过使用所述硅铝磷酸盐分子筛的煅烧样品的粉末X射线衍射(XRD)图的DIFFaX分析来确定。

CN101450806A公开了一种含有三乙胺的AEI/CHA共晶分子筛及其合成方法。所述的分子筛，其中，X-射线衍射图在16.7°至17.1°或21.0°至21.4°(2θ)的范围内至少一个特征衍射峰。所述的分子筛中还可以含有金属化合物。其中，所使用的金属化合物为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧的氧化物、氧氯化物或无机、有机酸盐中的一种或任意几种的混合物。

US2007/0100188A1公开了一种金属磷铝酸盐分子筛，具有约0/100-40/60的AEI/CHA比率，该比率使用所述磷铝酸盐分子筛的煅烧样品的粉末X射线衍射图的DIFFaX分析来确定。所述的分子筛中还可以含有金属化合物，而且是在分子筛合成过程中加入金属盐得到的。其中，所使用的金属种类为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧的一种或任意几种的混合物。

可以发现，现有技术中对磷酸硅铝分子筛的改性，其目标主要是围绕着甲醇转化制低碳烯烃过程中提高目标产物乙烯和丙烯的收率，而对副产物烷烃和焦炭的收率关注较少，而从目的产物乙烯和丙烯中分离副产物的过程无疑会增加了甲醇转化制低碳烯烃的生产成本。

发明内容

发明人通过大量的实验意外地发现，当对磷酸硅铝分子筛采用特定的两种元素进行改性时，调变这两种特定元素的比值，使该比值处于一个合适的范围时，在甲醇催化转化制低碳烯烃的过程中，可保持目标产物乙烯和丙烯的高收率，同时，还能减少副产物烷烃和焦炭的收率，且可维持更长的寿命。

因此，本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种改性磷酸硅铝分子筛，该分子筛用于甲醇转化制低碳烯烃的反应中，具有较好产品选择性和较少副产物。