[发明专利]铝硅酸盐AEI沸石制备

说明书

提供了一种合成AEI沸石的新方法，其产生基于反应混合物重量和基于结构导向剂的高的AEI相对产率。该方法还减少反应混合物中水的使用。

发明领域

本发明涉及一种制备具有AEI骨架的分子筛的方法。本发明还涉及通过该方法生产的独特的分子筛，以及该分子筛作为催化剂的用途。

发明背景

沸石是由重复的TO₄四面体单元(或四面体单元的组合)构成的结晶或准结晶铝硅酸盐，T最通常为Si、Al或P。这些单元连接在一起形成在晶体内具有分子尺寸的规则腔室和/或通道的骨架。已经合成了许多类型的合成沸石，每种具有基于它的四面体单元的特定排列的独特骨架。根据惯例，每种拓扑型被国际沸石学会(IZA)赋予一个独特的三字母代码(例如“AEI”)。

沸石具有多种工业应用，已知某些骨架的沸石如AEI在包括内燃机、燃气轮机、燃煤电厂等在内的工业应用中是用于处理燃烧废气的有效催化剂。在一个例子中，废气中的氮氧化物(NO_x)可以通过所谓的选择性催化还原(SCR)方法来加以控制，其中废气中的NO_x化合物与还原剂在沸石催化剂存在下接触。其他工业应用包括将沸石用于甲醇制烯烃(MTO)应用。

AEI拓扑型的合成沸石当作为铝硅酸盐组合物来制备时，使用结构导向剂(SDA)来生产，结构导向剂也称作“模板”或“模板剂”。用于制备铝硅酸盐AEI拓扑型材料的SDA典型地是复杂的有机分子，其引导或指引分子形状和沸石骨架的样式。通常，SDA可以被认为是模具，沸石晶体在其周围形成。在形成晶体后，将SDA从晶体的内部结构中除去，留下分子多孔铝硅酸盐笼。

在典型的合成技术中，固体沸石晶体由含有骨架反应物(例如二氧化硅源和氧化铝源)、氢氧根离子源(例如NaOH)和SDA的反应混合物形成。这种合成技术通常花费数天(取决于例如结晶温度等因素)来实现所需的结晶。当结晶完成时，将含有沸石晶体的固体产物与被丢弃的母液分离。这种被丢弃的母液含有由于苛刻的反应条件而经常降解的未使用的SDA，和未反应的二氧化硅。

用于AEI沸石合成的已知的SDA相对昂贵，构成制造沸石成本的大部分。另外，合成沸石AEI的常规方法具有基于SDA(反应混合物的关键组分)相对差的产率，其也影响制造成本。

美国专利5,958,370描述了合成SSZ-39(也称作AEI)的条件。使用硅酸钠作为二氧化硅源，而将以下沸石之一用作氧化铝源：NH₄Y(SAR～5.2)、NaY(SAR～5.2)，脱铝的USY(SAR～13)。使用氢氧化钠和硅酸钠作为碱，同时使用不同的模板(参见表I.2)。美国专利5,958,370的表A显示了反应混合物中组分典型的和优选的比率。

表A

定义了Y、W、Q、M和n。当Y是硅时；W是铝，Q是SDA，M是钠阳离子，和n＝1。这些例子使用了极小的批量大小，一个例子生产了2.1g的产物，其他生产了小于0.5g的产物。

Moliner等人(Chem.Commun.，48(2012)8264)描述了使用硅酸钠或LUDOX作为硅源，USY_CBV500、氢氧化铝或氧化铝作为铝源和N-N-二甲基-3,5-二甲基哌啶鎓阳离子(美国专利5,958,370中的模板H)作为SDA来合成Cu交换的SSZ-39。在尝试的十二种不同反应条件下，仅三种在静态条件下在135℃结晶7天后形成了AEI。没有提供关于所用反应混合物的大小的信息。仅使用NH₄Y，而非氧化铝或氢氧化铝作为氧化铝源形成了AEI。仅使用硅酸钠，而非硅溶胶作为二氧化硅源形成了AEI。更稀的反应混合物有利于形成AEI。

因此，期望降低合成方法的成本，优选通过对于环境具有低影响的手段来进行。本发明尤其满足了这种需求。

发明内容