[发明专利]新的结晶微孔材料ITQ-40

说明书

背景技术

微孔材料，包括沸石和硅铝磷酸盐，在石油工业中被广泛用作吸收剂、催化剂和催化剂载体。它们的结晶结构由四面体原子的三维骨架组成，所述骨架含有尺寸与大多数烃类似的均匀的孔口、通道和内部笼。骨架的组成可以使得它们是阴离子型的，这需要存在非骨架阳离子来平衡负电荷。这些非骨架阳离子例如碱金属阳离子或碱土金属阳离子是可交换的，并且如果转化成质子形式，则赋予所述材料具有催化活性的布忍司特酸位点。酸性和受限的孔口组合在一起赋予了这些材料不能用其它材料获得的催化性能，因为其它材料在许多反应中具有排除或限制某些产物、反应物和/或过渡态的能力。非反应性材料例如纯二氧化硅和磷酸铝骨架也是有用的，并可用在反应性分子例如烯烃的吸收和分离过程中。

表现出沸石的离子交换和/或吸附特性的被称为分子筛的结晶微孔组合物家族是通过首字母缩写AlPO来识别的铝磷酸盐和如公开在美国专利4,310,440和4,440,871中的取代的铝磷酸盐。美国专利4,440,871公开了通过首字母缩写SAPO来识别的一类二氧化硅铝磷酸盐，所述二氧化硅铝磷酸盐由它们的X-射线衍射图鉴定为具有不同的结构。所述结构通过AlPO、SAPO、MeAPO（Me=金属）等之后的数值来鉴定（Flanigen等人，Proc.7th Int.Zeolite Conf.，103页(1986)），并且可包括Al和P被B、Si、Be、Mg、Ge、Zn、Fe、Co、Ni等取代。

ExxonMobil等在许多商业应用中广泛使用各种微孔材料，例如八面沸石、丝光沸石、和ZSM-5。这些应用包括重整、裂化、加氢裂化、烷基化、低聚、脱蜡、和异构化。任何新材料都具有改善催化性能超过那些目前所采用的催化剂的潜力。

需要与那些已知材料相比具有不同性质的新结构，以用于改善许多烃处理中的性能。目前有约191种已知的微孔骨架结构，如由国际沸石协会（International Zeolite Association）列成表。每种结构都具有独特的孔、通道、和笼的尺寸，这赋予了它如上所述的特定性能。ITQ-40是一种新的骨架材料。

发明内容

ITQ-40（INSTITUTO DEnumber 40）是一种具有由桥联原子连接的四面体原子骨架的新的结晶微孔材料，所述四面体原子骨架通过它的骨架中的四面体配位原子之间的相互连接来限定。

在一个实施方式中，提供了具有独特的X-射线衍射图并具有aR:YO₂:bX₂O₃:cF:dH₂O组成的新的合成的结晶材料，其中R是有机结构导向剂；Y是单独的Si或者与能够四面体配位的任何其它四价金属优选Ti、Zr、或Ge组合的Si；X是能够四面体配位的任何金属，优选X是B、Al、Ga、Fe、Li、Be、P、Zn、Cr、Mg、Cu、Co、Ni、Mn、As、In、Sn、或Sb中的一种或多种，更优选X是Al或B；F是氟化物的来源，并且a的范围从约0.01至约0.5，b的范围从0至约0.2，c的范围从约0.01至约0.5，以及d的范围从0至约1。

在另一个实施方式中，提供了具有独特的X-射线衍射图并具有YO₂:bX₂O₃:dH₂O组成的新的煅烧的结晶材料，其中Y是单独的Si或者与能够四面体配位的任何其它四价金属优选Ti、Zr、或Ge组合的Si；X是能够四面体配位的任何金属，优选X是B、Al、Ga、Fe、Li、Be、P、Zn、Cr、Mg、Cu、Co、Ni、Mn、As、In、Sn、或Sb中的一种或多种，更优选X是Al或B；并且b的范围从0至约0.2，以及d的范围从0至约1。

在另一个实施方式中，提供了合成具有与图2类似的衍射图的结晶微孔组合物的方法，所述方法包括将水与二氧化硅的来源、优选二氧化硅的来源和四价金属的来源，氟化物的来源，有机结构导向剂，和任选的能够四面体配位的三价金属或其它金属的来源混合在一起。优选地，所述有机结构导向剂是二苯基二甲基磷氢氧化物（diphenyldimethylphosphonium hydroxide）或二苯基二乙基磷氢氧化物（diphenyldiethylphosphonium hydroxide）。

在又一个实施方式中，提供了使用ITQ-40以从含烃的物流中分离烃的方法。

在又一个实施方式中，提供了使用ITQ-40作为烃转化催化剂用于将有机原料转化成转化产物的方法。