[发明专利]一种工业生产中MCM-41分子筛脱除模板剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MCM-41中孔分子筛脱除模板剂的方法，更具体的说是一种MCM-41工业生产中模板剂的安全绿色环保脱除方法。

背景技术

MCM-41分子筛是一种新型中孔分子筛，具有高比表面积(≥800m²/g)，大吸附容量(≥0.8cm^3/g)和均一的孔径大小等特点，比普通沸石和其它微孔材料更有利于有机分子的快速扩散，这使得它能为大分子尤其是石油化工过程中重油有机分子进行择形反应提供无可比拟的有利空间。这类分子筛在渣油催化裂化、重油加氢、润滑油加氢、烷基化、烯烃聚合等催化领域和气体的吸附、分离过程中具有相当大的潜在价值。但是MCM-41分子筛的大规模工业化一直受到各种因素的制约，其中其制备过程中的焙烧处理环节的不易控制且对环境的严重污染就是重要的制约因素之一。

MCM-41分子筛有多种制备方法，但制备过程中均需要有机模板剂的存在，而且在最后的处理过程中均不可避免的要进行模板剂的脱除，才能得到孔道可用的分子筛产品。MCM-41分子筛所用模板剂基本均为十二烷基三甲基卤化铵至十八烷基三甲基卤化铵一类的长链烷烃季铵类阳离子型表面活性剂。脱除模板剂的最常用且最简单有效的方法即是焙烧法，这种方法在实验室处理时较容易实现，但在工业生产中却存在严重问题，首先高温焙烧会导致模板剂分解后剧烈燃烧，使温度难以控制，处理量越大燃烧情况越严重，温度越难控制，不仅会导致产品孔道部分被破坏比表面积下降，而且会有危险发生。除此之外，在焙烧除去模板剂的过程中，模板剂发生分解，生成小分子有机胺、溴化氢以及低碳烃类，若发生氧化，还会生成一氧化氮等物质，对环境有严重的污染，必须配套以废气吸收净化装置，对其进行处理，而不能让其直接排入大气，造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种工业生产中MCM-41分子筛脱除模板剂的方法，该方法采用程序升温，控制模板剂的分解而不使其发生燃烧，并在焙烧炉后配套以废气处理装置，使处理过程对环境无污染。使用此方法处理的MCM-41分子筛产品孔径均一，比表面积大，处理过程安全环保。

本发明关于MCM-41分子筛脱除模板剂的方法如下：

1、在配有进气孔道和排气孔道的封闭式高温焙烧炉中采用程序升温的方法进行MCM-41分子筛模板剂的脱除。在排气孔后加引风装置及废气处理装置，将排出的废气引入废气处理池中进行净化处理。进气口处配备氮气发生装置，一般采取关闭状态，仅当设备发生故障或异常，炉内发生燃烧现象时，向炉内充入氮气，阻止燃烧。

2、焙烧过程采用程序升温方法，控制模板剂的缓慢分解而不发生燃烧。

(1)首先在110℃-120℃处理一定时间，将分子筛彻底烘干。

(2)缓慢升温至在所用模板剂分解温度至分解气体自燃温度之间处理一定时间，使模板剂绝大部分分解逸出。

(3)升温至450-550℃，焙烧一定时间，使残留的少量模板剂完全分解逸出，得到成品中孔MCM-41分子筛。

下面通过实例的方式对本发明进行更具体的说明，但本发明并不局限于此。

在实例中样品的比表面及孔容使用BELSORP-mini进行N₂吸附测定。

具体实施方式

实施例1

所处理的MCM-41所含模板剂为十六烷基三甲基溴化铵，其程序升温焙烧条件如下：首先将焙烧炉温度设定为120℃，烘干8h，除净其上吸附的水，缓慢升温至200℃，升温速率2℃/min，在200℃保温8h，并打开引风机，将废气排入装有弱碱性吸收液的处理装置中，最后将温度升至500℃，升温速度2℃/min，保温4h。其物理吸附数据见表1。

实施例2

所处理的MCM-41所含模板剂为十二烷基三甲基氯化铵，其程序升温焙烧条件如下：首先将焙烧炉温度设定为110℃，烘干8h，除净其上吸附的水，缓慢升温至160℃，升温速率2℃/min，在160℃保温8h，并打开引风机，将废气排入装有弱碱性吸收液的处理装置中，最后将温度升至500℃，升温速度2℃/min，保温4h。其物理吸附数据见表1。

对比例1

所处理的MCM-41所含模板剂为十六烷基三甲基溴化铵，直接将焙烧温度设定为500℃，焙烧8h。其物理吸附数据见表1。

表1MCM-41的物理吸附数据

  实施例  比表面积(m²/g)  孔容(cm³/g)  平均孔径(nm)  实施例1  1025  0.9  3.3  实施例2  1215  1.1  2.5  对比例1  831  0.7  3.5