[发明专利]利用Kenyaite合成MFI型沸石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成MFI型沸石的方法，特别是利用Kenyaite作为硅源和铝源来合成MFI型沸石的方法。

背景技术

沸石分子筛由于具有独特的孔道择形性、独特的固体酸性质以及优良的离子交换性质，因而应用非常广泛，在吸附，分离和催化等方面都已展现出了它们巨大的商业应用价值。比如在石油炼制和化工领域，Y沸石的应用给石油催化裂化技术带来了一场突跃性的革命，而其它分子筛催化剂，如ZSM-5沸石，丝光沸石，β沸石，MCM-22沸石，SAPO-34分子筛等的应用也给裂解、重整、异构化、芳烃歧化和烷基化、甲醇转化等等重要的石油炼制和化工技术带来了实质性的突破。因此鉴于分子筛在诸多工业领域中的重要作用，文献和专利中对于新分子筛的研究和新合成方法的研究一直都非常丰富。

分子筛的来源主要有两个方面，一是从自然界矿物中得到，二是通过人工合成的办法获得，有些分子筛通过这两种途径都可以得到，但有些分子筛只能通过两者之一获得。但在石油炼制和化工领域，绝大多数的分子筛催化剂都是通过人工合成的办法来获得的。常用的分子筛人工合成方法是水热合成法，如ZSM-5(US 3702886), ZSM-11(US 3709979), ZSM-23(US 4076842), ZSM-35(US 4016245), Zeolite beta(US 3308069), SAPO-34(US 4440871), MCM-22( US 4954325)。使用水热法合成沸石分子筛一般是先通过硅源化合物，铝源化合物，碱，模板剂，和水等反应得到初始溶胶，然后该溶胶经过密闭体系下的水热反应得到晶化的分子筛产物。 硅源一般可以用硅溶胶，硅胶，硅酸钠，白碳黑和有机硅等，铝源一般使用硫酸铝，硝酸铝，偏铝酸钠，氧化铝溶胶，有机铝以及拟薄水铝石等，碱可以是有机碱，氨水，NaOH，KOH等。碱是影响分子筛合成的一个重要因素，但过量的碱会使分子筛发生溶解，使产品产率降低，同时，无机碱的引入将使制备酸性分子筛增加一个步骤，即对金属阳离子的交换过程，该过程使得工艺成本增加，废水处理量增加。

有文献和专利报道，一些层状化合物也可以被作为硅源来使用合成出沸石分子筛，通过这种路径来合成分子筛的优势是模板剂用量少，晶化条件相对温和，以及所得晶体更加规整。US 4676958采用Magadiite作为硅源来合成出多种沸石分子筛，包括ZSM-5，ZSM-12，ZSM-39，ZSM-48，SSZ-15等，由于该发明所采用的Magadiite本身不含铝，因此在反应体系中需要再加入铝源和碱。

    文献（Microporous and Mesoporous Materials 69(2004)85-96）使用全硅的Kenyaite作为硅源合成了全硅的MFI沸石分子筛，但也在反应体系中加入了无机碱或者有机碱。

发明内容

本发明所要解决的是现有MFI型沸石制备技术中模板剂用量大以及需要铵离子交换后才能制备相应的氢型分子筛的问题。提供一种新的利用Kenyaite合成MFI型沸石的方法，该方法具有季铵盐模板剂量用量少、反应体系中无需加入氢氧化物、所得到的MFI沸石产品纯度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种利用Kenyaite合成MFI型沸石的方法，包括将Kenyaite，季铵盐Q，以及水按照下列摩尔比混合：Q /SiO₂ = 0.015~0.20 ，H₂O/ SiO₂ = 2~50，形成混合物，将上述混合物在150~190℃下晶化10~120小时，晶化产物经洗涤、干燥，得到MFI型沸石；

其中，季铵盐Q为具有下列化学式的化合物：

                          R₄N⁺X^-

其中：R选自碳原子数为1~20的烷基中的至少一种，X^-为Cl^-, Br^-和I^-中的至少一种。

上述技术方案中，所述的合成MFI型沸石的方法，其特征在于混合物中各组分具有下述摩尔比例：Q /SiO₂ = 0.02~0.15 ，H₂O/ SiO₂ = 8~40，混合物在160~190℃下晶化20~120小时。