[发明专利]新型镁碱沸石的制备方法

说明书

本发明涉及新型镁碱沸石的制备方法。

镁碱沸石是一种分子式大约为（Na，Mg）_X/3（AlO₂）_X（SiO₂）_36-X8H₂O的一种天然沸石，特征是X值接近于6。结晶的沸石结构是由四面体TO₄/₂连接而构成的骨架组成的，每个氧是两个四面体共有的。T最经常是硅或者铝。但在一些沸石骨架的四面体TO₄中也可以引入其它三价元素，如硼、镓或铁代替铝。在四价硅侧存在这些三价元素给骨架以负电荷，这些电荷由补偿的阳离子中和。骨架留下的微孔体积由一些可交换的和各种化学品种不同的补偿阳离子如水、胺、醇、盐和碱等占据。应当指出所有这些化学品种在形成沸石的过程中通过它们的嵌入所起的重要作用都是由于它们的微孔结构。实际上，它们的形式，体积和它们所产生的相互作用使沸石成为有不同体积和不同形式缝隙的密度较小的结构。

用这些沸石作为选择吸附或催化用的微孔固体，这需要在合成中加热或焙烧至少部分地除去在合成时加入的化学品种。各种类型的沸石具有不同的微孔结构，这和骨架的几何形态以及存在的补偿阳离子数目和大小有关的。一种类型和另一种类型在通道和孔穴的大小和形式上的差异引起吸附性能的变化。只是具有某种体积和形式的分子才能进入给定的沸石的孔内。由于这些明显的性能，沸石特别适于提纯和分离气体或液体混合物，例如选择吸附分离烃类。

化学组成，也就是在四面体TO₄/₂中存在的元素的性质和补偿的阳离子的性质在这些产物的吸附选择性中和特别是催化活性中同样是起作用的重要因素。这点由沸石和在其内表面吸附的分子之间相互作用的性质和强度加以说明。沸石在烃类裂解和烃类改良以及制造许多分子中用作为催化剂或者催化剂的载体。

在分离或催化工艺中，工业上使用的各种类型的沸石中，镁碱沸石已经占有重要的位置。由于Si/Al比相对高，其结构具有良好的热稳定性。由于同样的原因，当补偿的阳离子是质子H⁺时，它具有强酸性，而且其稳定性适宜。总之其微孔系统的几何形状和微孔的大小（在OOl方向为4.3×5.5A°，在OlO方向为3.4×4.8A°，两个通道系统相联），使之成为一种具有良好的吸附和催化选择性的微孔固体。

已知有天然镁碱沸石矿。但是由于产品质量不稳定，而且存在某些过程中不希望有的杂质，天然镁碱沸石的工业应用受到限制。另一方面，某些应用需要Si/Al比比天然镁碱沸石（4～7之间）还高。当然可以主要用各种化学处理方法来提高这个比例，但是这些方法都时间长而且花费大。另外，已经表明经过用以前技术已知的，在合成之后进行处理将镁碱沸石除铝特别困难，甚至是不可能的（G.FERER，Thēse    Docteur-Ingēnieur    ENSPM，1986）。

这些问题都是来自为了合成具有希望的质量和性能的镁碱沸石所进行的一些重要的研究。现有许多专利和文章叙述这些合成方法。可以例举J.Chem.Soc.1964年485页R.M.BARRER和D.J.MARSHALL发表的文章和下列专利：法国专利2228721（1974）;美国专利3966883（1976）;西德公开2548697（1976）;美国专利3933974（1976）;美国专利4016245（1977）;美国专利4017590（1977）;美国专利4088739（1978）;欧洲专利12473（1980）;美国专利4259306（1982）;欧洲专利55529（1982）;欧洲专利49386（1982）;日本专利5973423（1984）;日本专利60191017（1985）;日本专利60141617（1985）。

文献中叙述的合成的镁碱沸石均由一种含有二氧化硅和二氧化铝源的碱性水混合物用热液处理制得的。为了得到溶解二氧化硅和二氧化铝源以及沸石结晶需要的碱性（PH值＞10），通常用一种或几种无机碱如NaOH和（或者）碱性硅酸盐和铝酸盐。在许多情况下，在这些碱中加入季胺或铵，其目的在于将凝胶结晶引向镁碱沸石和利于提高沸石中的Si/Al比，这如美国专利4046859和4107195中所述。