[发明专利]高电荷密度金属铝磷硅酸盐分子筛

说明书

已经合成结晶微孔金属铝(镓)磷硅酸盐分子筛的新家族并被指定为高电荷密度(HCD)MeAPSOs。这些金属铝(镓)磷硅酸盐由下列经验式表示：R^p+_rA⁺_mM²⁺_wE_xPSi_yO_z，其中A是碱金属如钾，R是至少一种季铵阳离子如乙基三甲基铵，M是二价金属如Zn且E是三价骨架元素如铝或镓。通过碱金属和季铵阳离子的组合稳定这一金属铝(镓)磷硅酸盐材料家族，以获得独特的高电荷密度组合物。该HCD MeAPSO家族的材料具有用于实施各种烃转化工艺的催化性质和用于分离至少一种组分的分离性质。

在先国家申请的优先权声明

本申请要求2016年5月25日提交的美国申请No.62/341,281的优先权，所述引用申请的内容全文经此引用并入本文。

技术领域

本发明涉及高电荷密度金属铝(镓)-磷硅酸盐基分子筛的新家族。它们由下列经验式表示：

R^p+_rA⁺_mM²⁺_wE_xPSi_yO_z

其中A是碱金属如钾，M是二价金属如Zn²⁺，R是至少一种季铵阳离子如乙基三甲基铵且E是三价骨架元素如铝或镓。被指定为HCD MeAPSO的高电荷密度金属铝(镓)磷硅酸盐分子筛通常表现出“Si岛(islands)”。

背景技术

沸石是微孔的并由共角[AlO_4/2]^-和SiO_4/2四面体形成的结晶铝硅酸盐组合物。天然存在的和合成制备的许多沸石用于各种工业方法。合成沸石经由使用合适的Si、Al和结构导向剂(SDAs)来源(如碱金属、碱土金属、胺或有机铵阳离子)的水热合成法制备。结构导向剂留在沸石孔隙中，并主要对最终形成的特定结构负责。这些物类平衡与铝相关的骨架电荷，也可充当空隙填充剂。沸石的特征在于具有尺寸均匀的孔隙开口，具有显著的离子交换容量，并能够可逆解吸散布在晶体内部空隙中的被吸附相而不会明显置换构成永久沸石晶体结构的任何原子。沸石可用作可在沸石外表面上以及在沸石孔隙内的内表面上发生的烃转化反应的催化剂。

在1982年，Wilson等人开发出铝磷酸盐分子筛，所谓的AlPOs，其是具有沸石的许多相同性质，但不含二氧化硅，由[AlO_4/2]^-和[PO_4/2]⁺四面体构成的微孔材料(见US4319440)。随后，通过SiO_4/2四面体取代[PO_4/2]⁺四面体而将电荷引入中性铝磷酸盐骨架以产生SAPO分子筛(见US 4440871)。将骨架电荷引入中性铝磷酸盐的另一方式是用[M²⁺O_4/2]^2-四面体取代[AlO_4/2]^-四面体，这产生MeAPO分子筛(见US 4567029)。这些MeAPO材料通常表现出通常大约10％的M²⁺对Al³⁺的低取代度，而几种材料，尤其是MeAPO-44表现出40％的M²⁺对Al³⁺的取代度。后来，MeAPO-50也表现出接近40％的M²⁺对Al³⁺的取代，但高Me²⁺取代的这些实例是少数的(参见Zeolites,1995,15,583-590)。还可以通过将SiO_4/2和[M²⁺O_4/2]^2-四面体引入骨架而在AlPO基分子筛上引入骨架电荷，以产生MeAPSO分子筛(见US 4973785)。