[发明专利]一种丝光沸石及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及沸石分子筛的制备技术领域，尤其提供一种具有特殊结构形貌的丝光沸石及其制备方法。

背景技术

现代石油化工过程的80％左右与催化过程有关，其根本的核心技术是催化剂的选择与使用，而催化材料本身的特性是决定其催化性能的关键。目前在石油加工和催化剂技术领域已经得到共识的结论是，随着原油的日趋重质化，重油大分子的转化需要催化剂提供丰富的大孔甚至是超大孔体系，以适应较大分子的催化裂化，同时还要求对催化裂化的分子进一步择形催化，这就需要催化剂提供具有梯度分布的孔道体系和合理的酸性分布；另外，对油品的清洁化过程来说，提高催化材料的比表面、孔容和孔道的开放性，有利于提高金属活性组分在催化剂上的载量，提高扩散速率。

在石油加工技术，探索寻找催化性能提高的催化剂是油品加工中的重要环节，分子筛(沸石)作为一种多孔材料，是重要的一类催化剂或催化剂载体。1948年Barrer等用碳酸钠为矿化剂，通过混合硅酸凝胶与铝酸钠水溶液在265℃-295℃下水热晶化，首次合成出丝光沸石，并发现丝光沸石的特殊孔结构特征提供了优良的催化性能，使丝光沸石成为实现工业应用的为数不多的分子筛之一。通过水热晶化反应，在丝光沸石的晶体中形成了许多相互平行的孔道。在孔结构方面，丝光沸石是一种八元环与十二元环交叉结构的分子筛，其中最大孔径的孔道由十二元环组成，其中的八元环通道排列不规则孔径为但丝光沸石结构中形成的十二元环呈椭圆形，长轴向直径为短轴向直径为其平均直径这是因为丝光沸石是由多层平面结构重叠而成，各层结构相互间存在一定的位错，致使孔道存在一定程度的扭曲，这直接导致了丝光沸石平均孔径的减少，通常在左右。研究还发现，丝光沸石具有骨架硅铝比可调、合成过程简单、成本低等特点，在催化裂化、烃类选择性加氢以及二甲苯异构化等石油加工和有机化学重要领域有极强的应用价值。

就目前而言，丝光沸石仍然是本领域对二甲苯异构化催化剂的主要活性组分之一。如二甲苯异构化的生产中乙苯转化过程的二甲苯异构化催化剂可分为两类：①乙苯转化为二甲苯型异构化催化剂；②乙苯脱烷基转化为苯型异构化催化剂。一个好的异构化催化剂应在二甲苯损失尽可能少的情况下使反应产物最大幅度接近热力学平衡组成，在维持较高乙苯转化率的同时具有较好的稳定性。众所周知，二甲苯异构化反应是以扩散为控制步骤的催化反应。所以，通过控制晶体生长条件减少丝光沸石主孔道的位错和晶格缺陷，特别是引入有序的介孔和大孔孔道，将会优化产物分子的扩散条件，大大提升转化率和目标产物对二甲苯收率。当然，丝光沸石的应用远不止是二甲苯异构化过程，它已经是作为一种非常普遍的催化剂用于石油加工和有机合成领域。

尽管如此，目前丝光沸石的合成及应用面临的挑战仍是如何更好地解决丝光沸石中存在的位错，进而能消除或降低这种结构缺陷(位错)在各种催化反应中存在的扩散限制。所以，针对丝光沸石的结构和组成改进的研究也受到关注。

近年来国内外对丝光沸石的研究重点主要在丝光沸石的骨架结构和孔道结构的改善，归纳起来主要集中在追求高硅丝光沸石产物、纳米丝光沸石的制备以及基于丝光沸石复合孔道方面的制备技术，而对丝光沸石形貌控制合成及特殊形貌对性能影响的研究报道甚少。一些公开技术如下：

1、高硅铝比丝光沸石

中国专利申请02122470.6(公开号CN 1463921A)中公开了一种合成高硅铝比丝光沸石的方法，采用硅、铝的盐类或氧化物、碱金属的氢氧化物、己内酰胺和去离子水为原料，在110-230℃下晶化一定时间，实现短时间内合成出高硅铝丝光沸石，根据其实施例的记载，可以通过水热合成出硅铝比高达26高硅丝光沸石(典型丝光沸石的硅铝比一般是9-12)。这种高硅铝比丝光沸石可用于二甲苯异构化及烷基转移、甲苯歧化和烯烃选择加氢等。

中国专利200510023802.5(公开号CN 1673081A)公开了一种高硅丝光沸石的合成方法，其中提供了一种全无机体系中蒸气相自转晶(蒸气相传输法，即VPT)制备高硅丝光沸石的方法，该方法不使用有机模板剂和氟化物，合成的丝光沸石的硅铝比为SiO₂/Al₂O₃＝20-40，但这种方法的合成条件苛刻，不易工业化。