[发明专利]一种合成沸石分子筛或SAPO分子筛的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及到一种合成沸石分子筛或SAPO分子筛的方法和装置。 

背景技术

众所周知，沸石分子筛包括磷酸铝（AlPO）和硅磷酸铝（SAPO）分子筛在工业上已广泛地作为催化剂、吸附剂、与离子交换剂，在炼油、石油化工、精细化工、环境保护等领域有极其重要和广泛的应用。沸石分子筛的合成通常按一定配比将原料制成不溶性无定形的硅铝酸或磷-硅铝酸溶胶或凝胶态反应物、并置于密封耐压反应釜中加热至一定的温度，在反应釜自身形成的压力下，反应物逐渐结晶为沸石分子筛或SAPO分子筛晶体。按溶剂体系的不同有水热合成，溶剂热合成，离子热合成等（徐如人庞文琴等，分子筛与多孔材料化学， 科学出版社2004年3月； J. Cejka, A.corma, S.Zones, Zeolites and Catalysis, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009） 。因无定形反应物的状态不同，又可区分为溶胶-凝胶合成，干胶转晶合成等。干胶转晶法又分为干胶液相转化法与干胶汽相转化法（汽固相反应转晶）二类。中国发明专利公开号CN1363519（2001年10月17日申请）报道，一种通过气相转化法制备SAPO分子筛的方法，将磷酸、异丙醇铝和硅溶胶按一定的比例溶于水中混合制成溶胶，并将其于80℃下干燥后成为干胶，研细的干胶放置在反应器上部，在反应器底部加入H₂O与挥发性有机模板剂的混合溶剂，使反应器在150－185℃下静置反应2－5天，然后直接分离即可得到SAPO分子筛。该发明专利认为这种制备方法所用模板剂（即导向剂）的量远远少于经典的水热合成法，且有机模板剂可以回收重复利用，是一种制备SAPO分子筛的简便、经济、环境友好的方法。

工业催化剂所用的沸石分子筛或SAPO分子筛，其化学组成、晶形与晶粒尺寸均一性严重影响其在催化反应中的活性、选择性和寿命。无定形的溶胶和凝胶水热反应合成、或干胶液相反应工业合成沸石分子筛或SAPO分子筛时，通常用机械搅拌使反应料液保持整体组成和温度的均匀，以期获得组成、晶形稳定、晶粒尺寸均一的分子筛产品。中国发明专利CN1363519所报道的干胶汽相转化法中的反应物干胶和有机模板剂蒸汽在晶化反应过程中都处于静止状态，反应物中的热量传输和模板剂与干胶之间质量传输受抑制，局部温度和成分不均匀往往会导致产物的晶形和晶粒尺寸不均匀，甚至产生杂晶。干胶汽相反应方法的这种弊病，在大规模工业合成时更为严重，以致难以应用于工业生产。 

发明内容

本发明的目的在于提出了一种新的干胶汽固相反应转晶合成沸石分子筛或硅磷酸铝（SAPO）分子筛的方法和装置，以克服现有干胶静态汽固相反应合成中传质与热传导速度受到限制使结晶速度慢、易生成杂晶，产物晶形不规整、晶粒尺寸大小不均匀的弊病。

本发明提出的合成沸石分子筛或SAPO分子筛的方法，是在耐压反应器中，把无定形非金属氧化物反应物干胶，在连续流动的导向剂蒸汽中进行汽固相反应，转晶为沸石分子筛或SAPO分子筛晶体；连续流动的导向剂蒸汽其汽化前的液时空速为1-50 hr^-1，最佳为1-15 h^-1，耐压反应器中的压力为0.1-1.5 MP、反应温度为100-200℃；从反应器出口处出来的导向剂蒸汽经减压至常压后冷却，为液体再循环使用。

本发明中，被转晶的无定形非金属氧化物反应物干胶，是无定形硅氧铝氧、硅氧铝氧磷氧或含硼多孔玻璃反应物干胶。其中，制备硅氧铝氧反应物干胶所用硅源是液态的硅溶胶或水玻璃、固相的硅胶或白炭黑、硅藻土，铝源是氢氧化铝、拟簿水铝石或可溶性铝盐，偏高岭土可作为硅氧铝氧反应物干胶直接使用；含硼多孔玻璃可作为硅氧铝氧硼氧反应物干胶直接使用；磷酸可作为硅氧铝氧磷氧反应物干胶的磷源。