[发明专利]导向剂法合成ZSM－5分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导向剂法合成ZSM-5分子筛的方法，用于合成ZSM-5分子筛。

背景技术

ZSM-5分子筛是美国Mobil公司于70年代初研制成功的一种新型分子筛，其硅铝比高，水热稳定性好。随着硅铝比不同，其氧化钠含量发生变化，因此其酸量可以在很大范围内调变，满足不同的催化要求。

在此领域内，研究也异常活跃，提出了多种合成方法。Mobil公司最初是以季铵碱为模板剂来合成的，合成的ZSM-5分子筛结构规整，晶相纯。由于有季铵碱起模板和导向作用，可以合成高硅铝比甚至纯硅ZSM-5分子筛。但季铵碱价格昂贵，国内主要依靠进口，合成成本高，废液不好回收，对环境污染很严重。

南开大学专利85,1,00463公开了一种“直接法合成”ZSM-5分子筛的方法，该方法不使用模板剂，直接使用水玻璃、无机酸、铝盐(或铝酸盐)合成。成本低，对环境污染相对小得多，但该方法合成晶化时间长，采取阶段升温晶化，增加了操作难度。

专利97100145.6公开了一种制备ZSM-5分子筛的方法，在合成过程中添加晶种，一般添加它本身或者Y型、X型分子筛。这些晶种在ZSM-5特有的合成体系中解离、扩散，此过程受热力学、动力学原因影响，障碍较多，过程较慢，所以合成时间很长，也易出现杂相。

专利00109593.5公开了一种用导向剂法的合成方法。其导向剂制备过程需加入有机胺做模板；程序升温完成后，对合成液要进行离心沉降或离心分离等一系列操作，将合成液体中接近透明的部分分离，清液才为导向剂。

专利200410093120.7公开了一种制备ZSM-5分子筛的方法。该方法是将商品ZSM-5分子筛反过来重新碱溶制备导向剂，将ZSM-5分子筛成品回头碱溶制备导向剂势必增加了合成成本。

专利200610117265.5公开了一种导向剂法合成ZSM-5分子筛的方法，但该导向剂制备要用到四丙基溴化铵或四丙基氢氧化铵做模板，分子筛本体合成使用硅源为硅酸酯，会对环境带来污染，同时增加产品成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导向剂法合成ZSM-5分子筛的方法，采用了导向剂，避免了使用有机胺，保护了环境，缩短了合成时间，简化了操作，降低了成本。

本发明所述的导向剂法合成ZSM-5分子筛的方法，首先合成导向剂，再进行ZSM-5分子筛本体的合成，其中：

导向剂的摩尔组成为：Na₂O/SiO₂0.05～0.5、SiO₂/Al₂O₃25～60和H₂O/SiO₂ 10～90；

ZSM-5分子筛的摩尔组成为：Na₂O/SiO₂0.01～0.6、SiO₂/Al₂O₃30～120和H₂O/SiO₂ 6～80；

导向剂的合成方法如下：

1.1组成中硅源为溶液I；

1.2组成中铝源酸化后组成溶液II；

1.3将计算量的水分成两份分别向溶液I、II中补加，补加水后的溶液I、II体积比为(0.8～1.2)∶1；

1.4在搅拌状态下将溶液II滴加到溶液I中，控制滴加体积流速为0.1～80L/min；

1.5滴加完成后强力搅拌，然后升温，温度控制在20～100℃，最好为25-40℃，保温时间为2～24小时，得导向剂备用；

硅源为硅胶、水璃玻(模数3.0±0.1)或硅溶胶等，优选水玻璃。

铝源为硫酸铝；

酸化采用的酸是无机酸，主要为硫酸、硝酸或盐酸等，优选硫酸。

水使用去离子水。

ZSM-5分子筛本体的合成方法如下：

2.1将组成中的硅源与水调配成溶液甲；

2.2将组成中的铝源(或酸化，或不酸化)与水调配成溶液乙；

2.3在搅拌状态下，将溶液乙滴加进溶液甲中，再加入导向剂，加入量为甲乙两种液量体积和的5％～15％；最好为8～10％。充分搅拌，凝胶搅拌均匀，各相充分分散；

2.4将搅拌完成后的料浆移入高压釜中，封釜提温晶化；

2.5晶化完成后降温出料，经过过滤洗涤和烘干常规后处理，则得ZSM-5分子筛原粉。

硅源为固体硅胶、水玻璃或硅溶胶等，优选水玻璃。

铝源为硫酸铝、硝酸铝或硝酸铝，优选硫酸铝。