[发明专利]沸石的机械化学生产

说明书

技术领域

本发明涉及生产沸石的方法，以及可由该方法获得的沸石。

背景技术

沸石材料可通过水热合成产生，即通过在压力下和在增加的温度下水性介质中的合成产生。通过水热合成，合成凝胶被结晶成相应的沸石。合成凝胶通常包括硅源(例如硅酸)、铝源(例如铝酸钠、氢氧化铝、硫酸铝等)、模板(优选季铵化合物，其用作结构引导剂)和水。

然而，已知的合成方法具有以下缺点：水热合成情况下沸石的结晶时间相对长，并且获得的沸石经常不表现为均一的物质，而是混合物。

因此本发明的目的是提供一种方法，该方法有可能利用简单方法和短的结晶时间，获得结晶沸石，特别是具有高的相纯度的沸石。

发明人进行了很多试验来发现这样的方法。令人惊讶地发现，在生产合成凝胶后进行的额外的研磨步骤缩短了结晶时间并产生具有高的相纯度的沸石。可选地，该额外的方法步骤有可能降低使用的模板数量，而不损害相纯度，其显著降低了生产成本。本发明在该发现的基础上实现。

本发明涉及合成沸石的方法，其包括以下步骤：a)提供硅源；b)提供铝源；c)任选地提供至少一种模板；d)混合硅源、铝源和任选的模板，以产生合成凝胶；e)研磨合成凝胶；f)在水热条件下处理研磨的合成凝胶，以产生结晶沸石。

在进一步的方面，本发明涉及可利用根据本发明的方法获得的沸石。优选地产生β沸石和MFI沸石；特别优选地Si:Al摩尔比从10至400、甚至更优选从20至50的β沸石，和Si:Al摩尔比从12至800、甚至更优选从24至500和特别优选从75至250的MFI沸石。

另外，本发明教导了在水热条件下生产结晶沸石前，使用至少一种研磨设备处理包括硅源、铝源和任选地至少一种模板的合成凝胶。

此外，本发明教导了可根据本发明的方法获得的沸石作为催化剂或催化剂载体的用途，特别是用于酸催化反应、氧化、还原和吸附。特别优选的是用于烃的催化裂解(裂解)和烃的氢化裂解(加氢裂解、温和的加氢裂解和/或脱蜡)；芳族化合物与烯烃、醇类或含卤素链烷烃的烷基化；芳族化合物的烷基化；异链烷烃与烯烃的烷基化；(特别是芳族化合物的)烷基交换作用；歧化；异构化；加氢异构化；二聚；低聚；聚合；醚化；酯化；水合；脱水；吸附；缩合；氧化；缩醛化；脱烷基化和环化。

本发明一般地涉及生产沸石的方法，其中首先从硅源、铝源和任选地至少一种模板产生合成凝胶。通过混合硅源、铝源和任选地一种或多种模板生产合成凝胶可以以本领域技术人员已知的方法基于本发明教导进行。硅源、铝源和一种或多种模板可如此混合在一起或以流体形式例如作为溶液、悬浮液或凝胶混合在一起，或被添加至溶剂或溶剂混合物。水或水性溶剂混合物优选用作溶剂。特别地，硅源、铝源、任选的模板和/或合成凝胶可存在于水性介质中。

混合硅源、铝源和任选地一种或多种模板的步骤优选包括彻底混合或均质化。

如果硅源为选自沉淀的硅酸、胶态硅酸和其混合物的硅源，可实现特别好的结果。特别地，硅源可包含沉淀的硅酸或由其组成。该铝源可为选自铝酸盐(特别是铝酸钠)、氢氧化铝、硫酸铝和其混合物的铝源。基于本领域技术人员的公知常识或本发明教导，任何模板都可用作模板，其中优选使用可充当结构引导剂的季铵化合物作为模板。四烷基铵盐是可使用的模板的例子。优选使用氢氧化四烷基铵和/或溴化四烷基铵，其中烷基基团优选为相同或不同的、具有1至10个(优选1至4个)碳原子的直链或支链烷基基团。使用氢氧化四乙基铵(TEAOH)或溴化四丙基铵(TPABr)是特别优选的。相对于硅源中Si的摩尔量，模板例如以1mol.%至50mol.%的量，特别是10mol.%至30mol.%的量，优选4mol.%至20mol.%的量使用。可使用一种或多种模板；使用一种模板是优选的。

在MFI-沸石(沸石ZSM-5)的合成中，合成凝胶可具有例如在从0.00125:1至0.0833:1的范围内的Al与Si的摩尔比，优选在从0.002:1至0.0416:1的范围内，特别优选在从0.004:1至0.0133:1的范围内，和/或在从0.01:1至0.2:1范围内的Na与Si的摩尔比，优选从0.02:1至0.15:1，特别优选0.04:1至0.14:1。合成凝胶优选包括，每1mol的SiO₂，至少10mol的水，甚至更优选18至30mol的水。