[发明专利]一种Y型分子筛的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛合成领域，涉及一种Y型分子筛的合成方法，其特征在于，以天然矿物为原料提供合成Y型分子筛所需要的全部硅源和铝源。

背景技术

在石油化工领域，Y型分子筛目前仍然是用量大的分子筛材料。根据合成原料的不同，分子筛的合成方法可分为两类：利用化工原料合成分子筛和利用天然矿物合成分子筛。以传统无机化工产品为原料合成分子筛的工艺技术成熟、技术条件易控制、产品质量高，但这些作为分子筛合成原料的无机化工产品大多是从天然矿物经过复杂的反应与分离过程制取，生产工艺路线长、能耗和物耗高，且大多数过程存在严重的污染排放。因此，如果直接以富含硅物种和铝物种的天然矿物为原料合成分子筛，不仅原料来源丰富，而且可以极大地缩短从原料到分子筛产物的合成路线，大幅降低分子筛生产的能耗、物耗和污染排放，并显著降低生产成本，从而为分子筛的合成开辟一条新途径。因此这一技术极具发展前景。

目前，在采用天然矿物合成分子筛的公开报道中，主要集中在以高岭土或累托土等天然矿物为部分硅源或铝源合成分子筛。

USP 3574538公开了一种用高岭土合成Y型分子筛的方法，该方法先将高岭土焙烧为无定形的偏高岭土，再加入一定量的硅酸钠和氢氧化钠，通过后加入的硅酸钠调节合成体系的SiO₂/Al₂O₃摩尔比，使其与产物分子筛的SiO₂/Al₂O₃摩尔比接近，然后加入质量百分含量为0.1％至10％的导向剂，于60℃至110℃晶化后制得高纯度的Y型分子筛，产物的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为4.5至5.95。

EP 0209332(A2)公开了一种在搅拌条件下将高岭土原料晶化制备Y型分子筛的方法，该法先将高岭土焙烧为偏高岭土后，再加入硅酸钠、硅溶胶等外加硅源，调节体系的摩尔比为(2至4.5)Na₂O∶(3至8)SiO₂∶Al₂O₃∶(30至315)H₂O，然后再加入导向剂，于水热条件下合成得到NaY纯度达97％的粉末。

CN 1334142A将部分高岭土在940至1000℃下焙烧成含尖晶石的高土，另一部分在700至900℃下焙烧成偏高岭土，然后将两种焙烧土按比例混合，作为分子筛合成的铝源和部分硅源，并添加部分硅酸钠为外加硅源，加入导向剂、氢氧化钠和水，在90至95℃下合成NaY质量百分含量为40至90％的分子筛。

CN 1533982和USP 7067449以经500至690℃焙烧后的偏高岭土为Y型分子筛合成的铝源和部分硅源，添加硅酸钠为外加硅源，加入导向剂、氢氧化钠溶液和水，制成摩尔比为(1至2.5)Na₂O∶(4至9)SiO₂∶Al₂O₃∶(40至100)H₂O的反应原料，在88至98℃下搅拌晶化，过滤后得到NaY质量百分含量为30至85％的分子筛。

刘欣梅等(J.Natural Gas Chem.，2003，12：63-70)利用煤系高岭土，在外加硅酸钠的碱性体系中通过水热方法合成出了结晶度为65至88％的NaY分子筛。

以上专利或文献以高岭土矿物为原料制备Y型分子筛时均需要外加部分化学硅源(如硅酸钠、硅溶胶、水玻璃等)来调节体系的硅铝比。这是由于，在上述方法中，原料预处理大多采用高温活化，高岭土矿物中铝氧八面体被完全破坏，而硅物种仍然以惰性的四面体层状结构存在。因此，反应过程中只能利用产物中的铝源和极少一部分硅源，需要加入大量的化学硅源。同时，采用以上专利或文献报道的方法制备NaY分子筛时，由于产物中还残留大量未反应的高岭土，必然也会影响分子筛的纯度和结晶度。此外，上述天然矿物的活化均在高温下(约600至1000℃)进行，活化过程能耗高，对环境污染严重。

近年来，随着绿色化工过程浪潮的兴起，在化工过程中使用无毒无害原料，充分利用原材料、采用低能耗、低污染的化学反应过程来生产目的产品已是大势所趋。因此，充分活化天然矿物中的硅铝源，并以富含无定形氧化硅的天然矿物作为外加硅源调变投料硅铝比，较硅酸钠、硅溶胶、水玻璃等常规化学硅源具有价格低廉、环境友好的优势。