[发明专利]镁碱沸石分子筛及正丁烯骨架异构生产异丁烯的方法

说明书

本发明提供一种镁碱沸石分子筛及正丁烯骨架异构生产异丁烯的方法。该镁碱沸石分子筛的制备包括：将硅源、铝源、分子筛模板剂、水和碱源加入到反应釜中，进行第一次晶化反应；第一次晶化反应结束后，降温，然后再补充铝源并添加介孔模板剂，进行第二次晶化反应；第二次晶化反应结束后，经过冷却、过滤、干燥、离子交换和焙烧得到镁碱沸石分子筛原粉，将镁碱沸石分子筛原粉与粘合剂、水混合后经挤条、干燥和焙烧得到镁碱沸石分子筛。本发明的镁碱沸石分子筛作为低温裂解及异构催化剂，与常规的镁碱沸石分子筛作为异构化催化剂相结合，在降低产物中二聚物或三聚物等液相产物产率的同时提高异丁烯产率。

技术领域

本发明属于分子筛技术领域，涉及一种镁碱沸石分子筛及正丁烯骨架异构生产异丁烯的方法。

背景技术

异丁烯的用途广泛，可用于生产甲基叔丁基醚、叔丁胺、叔丁醇及甲基丙烯酸甲酯等产品。目前，异丁烯的来源主要有石脑油裂解或正丁烯骨架异构。正丁烯骨架异构是通过催化剂的催化作用将正丁烯转化为异丁烯的过程，实现丁烯骨架异构化的关键在于高效催剂研制。最早的正丁烯骨架异构催化剂为γ-Al₂O₃，但γ-Al₂O₃催化剂寿命短，只有8h，转化率在30％～40％之间，异丁烯选择性也只有78％～85％，因此开发新型高效催化剂迫在眉睫。目前，正丁烯骨架异构性能较好的分子筛几乎都是具有十元环直孔道结构的分子筛，其中ZSM-35分子筛的活性、寿命和异丁烯选择均较好。

但目前正丁烯骨架异构制异丁烯工业装置运行普遍存在的问题是产物中存在占总质量1～3wt％的液相产物(主要包括烯烃的二聚物和三聚物)，其导致反应过程中部分烯烃原料容易生成二聚物或三聚物。现有的工业处理方法一般为将液相产物分离后进行裂解或掺入汽油中，但这些液相产物掺入汽油中后不安定性较高、裂解过程中又容易造成催化剂积炭快速失活，而且这两种方法的最终经济价值都较低，甚至不足以抵消其自身的分离成本，因此如何避免或消除二聚物等液相产物生成、保证正丁烯骨架异构装置的稳定运行是一个亟需解决的问题。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种镁碱沸石分子筛的制备方法；本发明的第二目的在于提供该制备方法制备获得的镁碱沸石分子筛；本发明的第三目的在于提供该镁碱沸石分子筛作为催化剂在正丁烯骨架异构生产异丁烯中的应用；本发明的第四目的在于提供一种正丁烯骨架异构生产异丁烯的方法，其采用本发明的镁碱沸石分子筛作为低温裂解及异构催化剂，与常规的镁碱沸石分子筛作为异构化催化剂相结合，在降低产物中二聚物或三聚物等液相产物产率的同时提高异丁烯产率。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种镁碱沸石分子筛的制备方法，其包括：

将硅源、铝源、分子筛模板剂、水和碱源加入到反应釜中，进行第一次晶化反应；

第一次晶化反应结束后，降温，然后再补充铝源并添加介孔模板剂，进行第二次晶化反应；

第二次晶化反应结束后，经过冷却、过滤、干燥、离子交换和焙烧得到镁碱沸石分子筛原粉，将镁碱沸石分子筛原粉与粘合剂、水混合后经挤条、干燥和焙烧得到镁碱沸石分子筛。

本发明制备的镁碱沸石分子筛为外层富铝晶核富硅的镁碱沸石分子筛。由于在合成的过程中晶化过程分成了两段，第一段中的硅铝比极高，因此首先形成晶核的硅铝比也较高；在二次晶化的过程中，加入的铝源与原有的硅源继续反应，如此形成外层硅铝比较高的分子筛，即包覆结构的分子筛。这种结构的优势在于，核心区硅铝比较低、仅会发生异构化反应(积炭较少)，不会发生裂解反应(极易积炭失活)，上部催化剂生成的液相产物在进入孔道后即发生裂解，几乎不会扩散至核心区内，整体传质效率较高。