[发明专利]分层纳米薄片镁碱沸石分子筛及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种分层纳米薄片镁碱沸石分子筛，其特征在于所述分子筛为高结晶度纯相镁碱沸石分子筛；其薄片厚度为30‑80nm之间；其比表面积不低于340平方米/克，介孔表面积不低于60平方米/克；其结晶度高达109％以上，且不低于106％。本发明还涉及分层纳米薄片镁碱沸石分子筛的制备方法及其用于烯烃齐聚、低密度聚乙烯裂解、正丁烯和正戊烯骨架异构反应中的催化剂的用途。

技术领域

本发明涉及一种分层纳米薄片镁碱沸石分子筛及其制备方法和用途。

背景技术

镁碱沸石原系天然矿物，具有独特的二维孔道结构，其十元环孔道(0.42×0.54nm)与八元环孔道(0.35×0.48nm)分别沿[001]和[010]方向，与十元环平行的六元环孔道与八元环孔道相交形成一个椭球状的镁碱沸石笼，早在上世纪70年代Plank等在US4016245中首次公开了镁碱沸石的人工合成方法，即将硅源、铝源、碱源、有机模板剂和水均匀混合，并于高压釜内65℃-200℃条件下晶化，然后经过滤、洗涤、干燥、焙烧制得镁碱沸石。

镁碱沸石由于其独特的孔道结构以及良好的水热稳定性，化学稳定性而广泛的应用于烯烃异构、烯烃齐聚、芳烃烷基化等石油化工行业中，尤其是在正丁烯骨架异构中对异丁烯表现出特殊的选择性，是一类高度择形的催化剂，在目前正丁烯骨架异构工业应用中具有非常重要的作用。文献M.S.Holm，E.Taarning，K.Egeblad and C.H.Christensen，Catalysis Today，2011，168：3-16.中公开在催化反应过程中，反应物分子在分子筛孔道内部的传质速率远远小于其在分子筛表面的传质速率，并且孔道内部容易发生分子的聚集、形成积碳，缩短催化剂寿命；因此，较小镁碱沸石的晶粒尺寸、增加其外表面积，制备分层纳米薄片镁碱沸石具有重要的学术价值和工业意义。

CN105129813A中公开了一种合成纳米片状镁碱沸石的方法，其中所得分子筛具有较薄的片状组成，但是该方法不仅需要添加价格昂贵的十六烷基三甲基溴化铵和分子筛晶种，并且没有记载所得分子筛的应用领域。CN107010636A中公开了一种镁碱沸石的合成方法及应用，其中所得镁碱沸石具有较好的正丁烯骨架异构性能，但是该方法所得样品晶粒较大，且需要通过对所得样品进行酸处理。CN103041849B公开了一种可以提高异丁烯产率的方法，但是所述方法需要使用碱土金属对合成的镁碱沸石进行改性。CN105478159A公开了一种提高正丁烯转化率和异丁烯选择性的方法，但是所述方法同样需要使合成镁碱沸石与含铵化合物接触。

因此，仍需要研发新的分层纳米薄片镁碱沸石材料，使其具有较小薄片厚度，并且在正丁烯骨架异构中具有较高的活性、高选择性、高稳定性，以满足市场的需求。

发明内容

本发明提供了一种分层纳米薄片镁碱沸石分子筛，其特征在于所述分子筛为纯相镁碱沸石分子筛；其薄片厚度为30-80nm之间；其比表面积不低于340平方米/克，介孔表面积不低于60平方米/克；其结晶度高达109％以上，且不低于106％。

本发明的另一方面提供所述的分层纳米薄片镁碱沸石分子筛的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)铝源、水源和碱源搅拌至完全溶解，得到混合物A；

(2)将硅源分批加入到溶液A中，充分搅拌，得到混合物B；

(3)将第一模板剂R1和第二模板剂R2加入到溶液B中，混合均匀，得到凝胶；

(4)将所得凝胶在反应器，例如高压釜内进行分段动态晶化，晶化结束后经抽滤、干燥、焙烧得到分层纳米薄片镁碱沸石分子筛。

本发明的又一方面提供上述的分层纳米薄片镁碱沸石分子筛或根据上述的方法制备的分层纳米薄片镁碱沸石分子筛用于烯烃齐聚、低密度聚乙烯裂解、正丁烯和正戊烯骨架异构反应中的催化剂的用途。