[发明专利]大晶粒beta分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大晶粒beta分子筛及其制备方法，属于化工技术领域。 

背景技术

无论是天然还是合成的沸石材料均被证明在不同类型烃类转化中具有催化的性能。特定的沸石材料是有序的多孔硅铝酸盐晶体，具有特定的、可由X射线衍射测定的晶体结构，且晶体中含有大量的、由许多更小的通道或小孔相互连接而构成的孔穴，这些孔穴和小孔在特定的沸石材料中的尺寸是均匀的。由于这些小孔的尺寸可接受和吸收一定尺寸的分子而将更大尺寸的分子拒之门外，因此这些沸石材料又被称为分子筛。这种分子筛，无论是天然的还是合成的，均包括各种各样的阳离子硅酸盐晶体。这些硅酸盐可被描述为SiO₄和元素周期表IIIA组中氧化物元素（例如AlO₄）的固定三维框架，其中的四面体通过共享的氧原子交叉连接，总的IIIA族元素（例如铝）和硅原子与氧原子的比例为1:2。包括在IIIA族元素（例如铝）的四面体，其电价是由所包含的阳离子来平衡的，例如：碱金属或碱土金属阳离子。这可以表示为其中的IIA组元素（例如铝）和一系列像Ca/2,Sr/2,Na,K或Li等不同的阳离子之间的比例是统一的。利用传统的离子交换技术可将一种阳离子全部或部分地与另一种阳离子进行交换。依靠离子交换，有可能通过选择一种适合的阳离子来改变一种特定硅酸盐的性质。四面体之间的空间在脱水前被水分子占满。 

先前的技术形成了种类繁多的合成沸石，其中许多沸石均通过文字或其它便捷的形式表述出来，例如：美国专利2,882,243中的Z型分子筛、美国专利2,882,244中的X型分子筛、美国专利3,130,007中的Y型分子筛、美国专利3,247,195中的ZK-5型分子筛、美国专利3,314,752中的ZK-4型分子筛、美国专利3,702,886中的ZSM-5型分子筛、美国专利3,709,979中的ZSM-11型分子筛、美国专利3,832,449中的ZSM-12型分子筛、美国专利3,972,983中的ZSM-20型分子筛、美国专利4,016,245中的ZSM-35型分子筛、美国专利4,076,842中的ZSM-23型分子筛等等。 

一种给定分子筛的SiO₂/Al2O₃通常是可变的。例如，分子筛X可被合成为硅铝比从2-3；Y型3-6。有些分子筛的硅铝比上限是很大的。ZSM-5就是其中一种，SiO₂/Al2O₃从至少5可达到目前分析测量技术的极限。美国专利3,941,871(Re.29，948)中披露了反应混合物制成的多孔硅酸盐晶体，该反应混合物的配方中不含特意添加的铝，而X射线衍射显示出ZSM-5的特性。美国专利4,061,724、4,073,865和4,104,294中描述了不同氧化铝和金属含量的硅酸盐晶体。 

众所周知，沸石的特性可受到改变其结构硅铝摩尔比的影响。合成分子筛中的比例可通过调整前体材料中硅和铝的相对含量来改变。例如，相对于铝来说而增加硅的量通常会生产出高硅含量的产品。但是，当达到某个硅铝摩尔比例后，部分增加反应物中的硅含量不一定会影响最终产品的硅铝摩尔比，甚至还会阻碍形成理想的最终产品。 

Beta分子筛自1967年被Wadlinger发明后，大批科学家已做了大量研究，但至今尚未有一种明确的、简单的、能生产广泛硅铝比的大晶粒beta分子筛的方法被公布出来。据报道，中国的有些专家使用氟化物生产出了晶粒在500nm的Beta型分子筛，但氟化物对生产设备的极高要求使其发明在具体实施过程中存在几乎不可能克服的困难，同时对环境也会造成污染。