[发明专利]分子筛材料的制备方法

说明书

优先权声明

本申请要求于2011年4月15日提交的美国临时专利申请序列号61/475,688和于2011年6月24日提交的欧洲申请号11171342.6的利益和优先权。

发明领域

本公开内容涉及分子筛材料的制备方法。

发明背景

天然和合成的分子筛材料已经证实对各种类型的烃转化具有催化性能。分子筛材料的实例包括沸石、SAPO、AlPO和中孔材料。通常，分子筛材料是具有由它们的X射线衍射图案证实的明确结晶结构的有序化多孔结晶组合物。结晶分子筛材料中的孔隙在横截面尺寸方面可以为大约-大约

一类尤其重要的分子筛材料是硅铝酸盐沸石，它们描述在“Atlas of Zeolite Framework Types”,编辑W.H.Meier、D.H.Olson和Ch.Baerlocher，Elsevier，第五版，2001年，该文献在此引入供参考。此类沸石一般描述为微孔材料，因为它们具有大约-大约的孔径并通常细分为大、中和小孔材料。大孔沸石一般具有至少大约的孔径并且包括LTL、VFI、MAZ、FAU、OFF、BEA和MOR骨架类型沸石（IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature）。大孔沸石的实例包括针沸石、菱钾沸石、沸石L、VPI-5、沸石Y、沸石X、沸石Ω和沸石β。中孔径沸石一般具有大约到小于大约的孔径并且包括例如，MFI、MEL、EUO、MTT、MFS、AEL、AFO、HEU、FER、MWW和TON骨架类型沸石（IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature）。中孔径沸石的实例包括ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、MCM-22、硅沸石1和硅沸石2。小孔径沸石具有大约到小于大约的孔径并且包括例如，CHA、ERI、KFI、LEV、SOD和LTA骨架类型沸石（IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature）。小孔沸石的实例包括ZK-4、ZSM-2、SAPO-34、SAPO-35、ZK-14、SAPO-42、ZK-21、ZK-22、ZK-5、ZK-20、沸石A、菱沸石、沸石T、钠菱沸石、ALPO-17和斜发沸石。

除了微孔沸石之外，另一类日益重要的分子筛材料是中孔材料，其通常具有大约13埃至大约200埃的孔径。这种宽类别的分子筛材料当中，特别的关注集中于一族材料，即M41S材料，其类似于沸石，因为它们具有均匀的，即使在中孔范围中的孔隙。M41S族中孔分子筛描述在J.Amer.Chem.Soc.,1992,114,10834中。

合成分子筛通常由包含合适的氧化物源的水性反应混合物（合成混合物）制备。有机定向剂（也称为结构定向剂或模板剂）也可以包括在该合成混合物中以便影响具有所需结构的分子筛的结晶。此类定向剂的使用在Lok等人在Zeolites，第3卷，1983年10月，282-291页中发表的标题为“The Role of Organic Molecules in Molecular Sieve Synthesis”的文章中进行了论述。

在适当地将合成混合物的组分彼此混合后，让该合成混合物经历合适的结晶条件，例如在高压釜中。此类条件通常包括将该合成混合物加热至升高的温度，可能地在搅拌下，并且可能地在压力下。在合成混合物的结晶完成时，从合成混合物的其余部分（特别是它的液体内容物）回收结晶产物。此种回收可以包括过滤晶体并洗涤晶体以除去母液及其它残留的合成混合物组分。然后通常干燥该晶体并对其进行高温煅烧，例如在540℃，以尤其除去否则可能使分子筛的孔隙封闭的任何有机定向剂。

合成分子筛是有些昂贵的，因为它们的制备可能由结晶和结晶后处理产生含有补救起来昂贵的有机定向剂，例如表面活性剂的废水流。因此，仍需要同时减少所使用的水和产生的废水量的制造分子筛的高效方法。本公开内容提供使用具有高强度混合器的反应器由高固体含量的形成混合物制造分子筛的方法。在一些情形下，该方法不要求在结晶后过滤反应混合物或在煅烧之前洗涤分子筛产物。因此，本方法结合成本降低、更短结晶时间和更高产率与分子筛制造期间产生的废水最小化的优点。

WO 2005/066068公开了微孔或中孔组合物的水热制造的连续或半连续法，包括将固体和液体试剂以小于24小时的停留时间供入处于200℃-500℃温度的加热的反应器区域，其中固体试剂具有占所述试剂的45%-98%的重量百分率。在实施例中，一般将固体和液体试剂在混合设备中混合，然后转移至分离反应器以便水热结晶。