[发明专利]使用一异丙醇胺合成磷酸硅铝-34分子筛的方法

说明书

本发明涉及一种用于合成具有高结构纯度的磷酸硅铝‑34(SAPO‑34)分子筛小晶体的方法。所述方法包括首先形成包含一异丙醇胺的浆料。然后，使所述浆料老化以形成老化浆料。最后，从所述老化浆料中诱导结晶出包含所述SAPO‑34分子筛的磷酸硅铝分子筛。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月22日提交的美国临时专利申请No.62/040538的申请日的权益，特此将所述申请以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及磷酸硅铝-34(SAPO-34)分子筛，并且更具体地讲，涉及使用一异丙醇胺合成SAPO-34分子筛的方法。

背景技术

磷酸硅铝(SAPO)是这样一种材料，其具有PO₂⁺、AlO₂^-和SiO₂四面体单元的微孔晶体骨架结构，并且其处于合成后原样形式(as-synthesized)且基于无水形式的基本经验化学组成可如下表示：

mR:(Si_xAl_yP_z)O₂

其中“R”表示存在于晶体内的孔系统中的至少一种有机结构导向剂；“m”表示每摩尔(Si_xAl_yP_z)O₂所存在的“R”的摩尔数；并且“x”、“y”和“z”分别表示氧化物部分中存在的硅、铝和磷的摩尔分数。

轻质烯烃传统上经由天然气液体或基于石油的石油脑的热裂解和/或基于石油的原料的流化催化裂化(FCC)而由烃原料产生。随着对轻质烯烃特别是乙烯和丙烯的需求的增加，已经广泛研究了替代路线。在分子筛上将诸如甲醇之类的醇催化转化成轻质烯烃是产生乙烯和丙烯最有前景的替代路线之一。因为甲醇可由来源于煤、甲烷或生物质的合成气制得，所以这一点尤其如此。

使用微孔微晶SAPO分子筛将甲醇(及其他轻质醇)催化转化成轻质烯烃已由Kaiser(美国专利4,499,327)进行了描述。SAPO分子筛的晶体结构、硅含量和分布以及晶体尺寸是用于将催化转化为轻质烯烃的选择性最大化的SAPO分子筛的重要特征。

存在许多不同的SAPO结构，这些结构由不同的骨架类型表示。这些SAPO包括SAPO-5、SAPQ-11、SAPO-18、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-41和SAPO-56。在这些结构中，由骨架类型CHA(如在Atlas of Zeolite Framework Types,2007,第6版，第96页中所述)表示的SAPO已知对甲醇制烯烃(MTO)反应具有选择性(Kaiser，美国专利4,499,327)。具体地讲，SAPO-34，一种孔开口为约4A且结构中的圆柱形笼为约]0x6,7A,的CHA骨架类型，对MTO反应具有高度选择性。然而，与SAPO-34一起存在的其他SAPO如SAPO-5或SAPO-11往往会产生不期望的产物(Stud.Surf.Sci.CataL,61,429(1991))。因此，非常重要的是，产生针对MTO反应具有高结构纯度的SAPO-34分子筛。

此外，具有低硅含量和均匀分布的SAPO-34分子筛对于在MTO反应中使至轻质烯烃的选择性最大化具有重要意义(Microporous and Mesoporous Materials,29,117-126(1999)；Microporous and Mesoporous Materials 53,97-108(2002))。SAPO-34分子筛的小晶体对于减少不期望的结焦形成和改善催化剂的寿命具有重要意义(Microporous andMesoporous Materials 29,191-203(1999))。此外，以下特征诸如易燃性、沸点、毒性和结构导向剂的量以及合成过程中所回收的固体SAPO的过滤性和收率对于商业生产SAPO-34分子筛具有重要的现实意义。