[发明专利]一种富铝Beta沸石合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Beta沸石的合成方法，特别是涉及一种低硅铝比Beta沸石的合成方法，属于分子筛催化材料合成领域。

背景技术

Beta沸石是由Mobil公司于1967年首次合成，由于长期未能解决其结构测定问题，所以很长一段时间未能引起人们足够的重视。直至1988年揭示了其特有的三维结构特征，Beta沸石又引起人们的兴趣。Beta沸石具有良好的热和水热稳定性，适度的酸性和热稳定性及疏水性，而且是唯一具有交叉十二元环通道体系的大孔高硅分子筛，其催化过程中表现出烃类反应不易结焦和使用寿命长的特点，在烃类加氢裂解、加氢异构化、烷烃芳构化、烷基化以及烷基转移反应等方面表现出优异的催化性能，是十分重要的催化材料。

目前，常规方法合成的Beta沸石的氧化物硅铝比一般在20～200，且易于合成；但要合成硅铝比低于20的富铝Beta沸石，却比较困难。富铝Beta沸石由于其硅铝比相对较低，具有更高的酸密度，在某些催化反应中可以表现出更高的催化反应效率，是一种重要的催化材料。

CN101096275A，一种富铝Beta沸石的合成方法，公开了一种Beta沸石的合成方法。其合成步骤是：1.用含有铝源的水溶液或酸溶液浸渍硅源，搅拌至凝固，用或者不用氨水处理后老化脱水，经过研磨后，在600～1400℃下焙烧，得到硅铝源；2.再将四乙基铵阳离子化合物和氢氟酸混合，在常压且不高于130℃或者真空条件下，蒸发掉部分水分；3.将硅铝源加入浓缩的四乙基氢氧化铵和氢氟酸混合液中，再将得到的反应混合物进行水热晶化并回收晶化产物。该专利虽然可以合成出低硅铝比的Beta沸石，但是其合成过程比较繁琐。

CN101096274A，一种富铝Beta沸石的制备方法，公开了一种Beta沸石的合成方法。其合成步骤是：1.将硅源和铝源在水解剂存在下制备硅铝共凝胶，经过老化和焙烧后粉碎作为硅铝源；2.然后将硅铝源加入由四乙基铵阳离子、铵根离子、氟离子和水组成的溶液中，晶化并回收晶化产物得到沸石。该专利虽然可以合成出低硅铝比的Beta沸石，但是要额外使用氟离子，不仅增加成本，且污染环境。

CN1086791A，导向剂法合成Beta沸石，公开了一种Beta沸石的合成方法，合成的Beta沸石也属于低硅铝比沸石。该专利的主要特征是利用导向剂来合成Beta沸石。其导向剂是用铝盐溶于四乙基氢氧化铵模板剂和氢氧化钠水溶液中，加入活性二氧化硅来制备导向剂，其导向剂配方范围为： SiO₂/Al₂O₃＝20～120，TEAOH/SiO₂＝0.2～0.5，Na₂O/SiO₂＝0.40～0.10，H₂O/SiO₂＝7.5～25，导向剂的配制温度为15～70℃，陈化温度为50～150℃，合成沸石时，所加导向剂与合成原料混合物的体积比为0.5％～10％。

虽然现有技术公开几种低硅铝比Beta沸石的合成方法，但是相对于高硅Beta沸石合成技术还不太成熟，其合成步骤也相对比较繁琐。而低硅铝比Beta沸石因为具有独特的催化性质，是一种重要的催化材料，因此开发更先进的富铝Beta沸石的合成方法就具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种富铝Beta沸石的合成方法，该方法合成的Beta沸石具有低硅铝比的特征，整个制备过程简单易行，适合工业化生产。

本发明提供的富铝Beta沸石的晶体结构为典型的BEA结构，不含其它杂质晶体；氧化物硅铝比低于20；晶体粒度低于200nm，属于小晶粒沸石。

本发明所述富铝Beta沸石的合成方法，包括如下步骤：

（1）将硝酸铝在450～700℃下焙烧1～5h，得到氧化铝；

（2）将无机碱、硅源、铝源、水和模板剂（TEA）按照摩尔比1～8Na₂O：30～70SiO₂: A1₂O₃：500～1500H₂O：15～40TEA的比例混合，搅拌后得到硅铝凝胶，然后在0～15℃条件下老化1～2d；

（3）将步骤（1）得到的氧化铝与步骤（2）得到的硅铝凝胶混合，然后加入Beta沸石晶种，在80～180℃下干燥，直至水分完全蒸发；