[发明专利]一种碱土金属改性的镁碱沸石及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱土金属改性的镁碱沸石及其制备方法和应用，特别是一种镁改性的镁碱沸石及其制备方法和应用。

背景技术

镁碱沸石或称FER沸石，是一种中孔结构沸石，由于镁碱沸石孔道独特的择形效应，使之适合应用于多种择形催化反应。近年来发现镁碱沸石在正丁烯骨架异构制异丁烯过程中，展现了良好的催化活性及选择性，同时FER沸石骨架还具有水热稳定性和热稳定性高的特点。EP 0,501,577、US 5,510,560和US 6,323,384分别公开了一种用于直链烯烃异构生产异烯烃用的氢型镁碱沸石类催化剂。CN1142787A公开了一种使直链烯烃异构化为异烯烃的沸石催化剂的制备方法，以氢型镁碱沸石为催化剂主要成分，其中镁碱沸石的Na₂O重量含量低于0.05%。上述专利中，均采用氢型镁碱沸石作为催化剂，在这些催化剂上，产率通常较低。US 5,523,510公开了一种直链烯烃骨架异构催化剂，该催化剂以氢型镁碱沸石为活性组分，通过蒸汽并酸洗处理，可提高催化剂异丁烯产率。

上述专利公开的直链烯烃异构生产异烯烃催化剂虽各有各特点，但仍存在异烯烃产率较低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱土金属改性的镁碱沸石及其制备方法；同时提供一种具有高异丁烯产率的碱土金属改性的镁碱沸石型催化剂及催化剂制备方法。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石沸石重量百分比计，碱土金属以Me²⁺计，含量为0.1%-1.5%，优选0.5%-1.1%。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为8-50，优选15-20。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石，碱土金属离子为镁离子、钙离子、锶离子或钡离子，优选为镁离子。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石是由氢型镁碱沸石经过碱土金属离子交换制得。碱土金属离子交换度为3%-30%，优选为12%-25%。碱土金属离子交换度计算方法：                                               。

其中A_Me和A_Al分别表示样品中碱土金属元素和Al的质量摩尔浓度，mol/g。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石中，Na₂O和K₂O总含量低于0.1%，优选低于0.05%（以质量百分数计）。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石是由氢型镁碱沸石经过碱土金属离子交换制得。氢型镁碱沸石是由钠钾型镁碱沸石经过铵离子交换制得。钠钾型镁碱沸石可以是市售商品或按现有方案制备。镁碱沸石具体如ZSM-35、ferrierite、ZSM-23、ZSM-38等。钠钾型镁碱沸石中钠以Na₂O质量计的含量一般为0.5%-2%，钾以K₂O质量计的含量一般为5%-6%。铵离子交换的操作方法一般包括如下步骤：将钠钾型镁碱沸石与铵盐溶液打浆混合均匀，在温度为20～95℃条件下优选在20～60℃条件下，交换1～2小时，交换后浆料经过滤、滤饼用去离子水彻底淋洗、烘干、焙烧得到氢型镁碱沸石。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石具体制备方法包括如下步骤：氢型镁碱沸石同含碱土金属元素化合物溶液打浆均匀，在20～95℃下交换1～8小时，离子交换进行1～10次，优选5～10次，交换后浆料经过滤、淋洗、烘干、焙烧，得到碱土金属改性的镁碱沸石。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石的制备方法中，交换浆料中碱土金属离子的摩尔浓度为0.1～1 mol/L，优选0.4～0.6 mol/L。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石的制备方法中，交换浆料中沸石固体与交换液的质量比为1:5～1:30，优选为1：10～1：20。

本发明碱土金属改性的镁碱沸石的制备方法中，所述交换温度为20～95℃，优选60～90℃。