[发明专利]用于制造空心ZSM-5和TS-1沸石的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产空心MFI沸石的方法，该方法包括以下步骤：a)使MFI沸石、结构导向剂和水相接触，以形成组合物；b)使该组合物在第一温度T1下反应持续第一时间段t1，以形成第一反应的组合物；c)使该第一反应的组合物在第二温度T2下反应持续第二时间段t2，以形成第二反应的组合物；并且d)煅烧该第二反应的组合物，以形成空心MFI沸石。该第一温度T1与该第二温度T2相隔至少10℃。本发明还涉及一种通过该方法生产的沸石以及此种沸石的用途。

技术领域

本发明涉及一种用于生产空心MFI沸石的方法、一种通过该方法生产的空心MFI沸石以及通过该方法生产的空心MFI沸石的用途。

背景技术

现今，分子筛、并且特别是沸石广泛用于化学工业，尤其用于比如吸附、分离、离子交换和催化的应用。铝硅酸盐沸石、特别是具有MFI骨架的铝硅酸盐沸石主要由于其特定的孔结构和大比表面积作为分子筛是特别有用的。ZSM-5和TS-1沸石是展现出MFI骨架、以及相对高的热稳定性和水热稳定性的沸石的典型实例，该骨架含有三维孔结构。因此，ZSM-5具有在石蜡裂化、正丁烯异构化、由合成气制备汽油等的石化领域中用于催化的若干应用。

MFI沸石中传质的限速机制是扩散。这意味着沸石中的扩散速率是速率决定步骤。当MFI沸石用于工业应用、特别是涉及大体积分子的工业应用中时，导致较低反应速率的显著的扩散阻力是常见的。这种扩散阻力还导致仅靠近外体积的沸石部分可以充当活性催化剂。

因此，对于缓解与现有技术有关的问题的至少一些存在需求。

发明内容

本发明的目的是提供用于生产具有改进扩散特性的MFI沸石的新颖方法。

本发明的另一目的是提供一种用于生产具有改进孔结构的MFI沸石的方法。具体地，本发明的目的是提供一种用于生产空心MFI沸石的方法，该空心MFI沸石在空心MFI沸石晶体颗粒的晶体壁表面上具有大孔和/或中孔。

本发明的还另一目的是提供一种在空心ZSM-5和空心TS-1沸石二者的生产中可用的方法。

还进一步地，本发明的目的是提供一种用于生产空心MFI沸石的方法，其中该方法不需要使用有害化学试剂。

上述目的以及对于本领域技术人员显而易见的其他目的各自通过本发明的方面得到解决。

因此，在本发明的第一方面，提供了一种用于生产空心MFI沸石的方法，该方法包括以下步骤：

a)使MFI沸石、结构导向剂和水相接触，以形成组合物；

b)使该组合物在第一温度T1下反应持续第一时间段t1，以形成第一反应的组合物；

c)使该第一反应的组合物在第二温度T2下反应持续第二时间段t2，以形成第二反应的组合物；并且

d)煅烧该第二反应的组合物，以形成空心MFI沸石；其中

该第一温度T1与该第二温度T2相隔至少10℃。

本发明基于以下实现：通过与多步温度处理组合、用结构导向剂后处理MFI沸石，可以缓解与常规MFI沸石合成相关的问题。具体地，可以生产具有空心形态的MFI沸石。空心形态是有利的，因为空心形态提供了空心沸石晶体的均匀分布，这允许大体积分子的改进的传质，这种改进的传质提高了MFI沸石的催化效率。本发明的方法还提供了具有大孔和/或中孔的均匀分布的空心MFI沸石，这些大孔和/或中孔将内部空心与这些沸石晶体的外表面连接，这进一步改进了沸石中的传质，产生了改进的催化特性。通过在与空心连接的晶体表面上引入大孔和/或中孔，可以极大地改进沸石中的传质。

在本披露中，术语“空心”表示包含具有大体上空心架构的沸石晶体(即，至少部分包围空隙的沸石晶体)的MFI沸石。空心沸石架构包括但不限于空心纳米管和空心球。