[发明专利]一种小晶粒微孔结晶硅酸铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小晶粒微孔结晶硅酸铝及其制备方法。具体的讲是一种小晶粒结晶硅酸铝分子筛。

背景技术

分子筛是无机微孔晶体材料中最重要的家族，具有规整的孔结构的晶体结构（可以用X光衍射谱来确定其特征结构）。据国际分子筛学会（IZA）2003年的统计，分子筛的结构总数已达145种。

硅铝沸石分子筛是由SiO4四面体和AlO4四面体通过公共的氧原子连接而成的具有严格三维晶格结构的微孔晶体材料，由于硅、铝具有的不同的价态而导致AlO4四面体荷有负电，可由骨架外的阳离子平衡中和。由于阳离子的可交换性，从而可以使分子筛具有不同的酸碱性能。另外，通常一种分子筛的硅铝比克在一定范围内调变。

由于沸石分子筛所具有的奇妙的孔道结构特色，其规整结构和一定大小的均匀孔道体系所导致的对反应物、中间态与产物分子的形状的择形性质，并且分子筛的酸性与结构等性能也易于调变的性质，使得沸石分子筛作为催化材料、气体分离与吸附剂、离子交换剂等得以大量应用于石油与天然气加工、精细化工、环保与核废料处理等方面。沸石分子筛的合成工作因此具有十分重要的意义，根据需要人为地设计沸石分子筛的结构而进行合成已成为人们努力的方向。

分子筛的晶粒大小对催化反应的影响已经得到深入研究，并且被广泛接受。相对于常规粒度的分子筛，小晶粒分子筛具有独特的结构特性，诸如：更大的外表面积、更多的外表面活性中心和暴露在外的晶胞、短而规整的孔道及均匀的骨架组分径向分布，从而决定了其具有更大的转化大分子能力。特别是，如果用作双功能催化剂，更有利于提高金属组分的有效负载量及提高分散性能。同时，小晶粒分子筛较小的晶粒度，使其更易于在惰性基质中有效地分散。这些特性使得小晶粒分子筛用于催化裂化、加氢裂化、链烷烃的加氢异构等炼油工业过程中，具有更大的催化活性、选择性、催化剂寿命及更高的抗硫、氮和重金属污染的性能。因此小晶粒分子筛可望成为新一代炼油催化剂或催化剂活性组元。在新型催化材料研究相对稳定的今天，开发小晶粒材料是改善催化材料性质的一个重要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有基本骨架结构的小晶粒微孔结晶硅铝酸铝，其作为一种分子筛，可用于石油馏分的加工过程。

本发明提供的小晶粒微孔结晶硅酸铝，其晶粒为针状，长度小于0.8μm，其化学组成以硅铝氧化物摩尔比表示为：SiO₂/Al₂O₃=60-150，并至少具有下列d间距特性的X-射线粉末衍射花样：

本发明提供的制备上述小晶粒微孔结晶硅酸铝的方法，步骤如下：

a)将无机碱、铝源和水混合制成溶液A；有机胺(R)和硅源混合制成溶液B；溶液A和溶液B混合，得到硅铝初始胶体，在凝胶的制备过程中添加表面活性剂(SR)和醇类(ROH)，其摩尔组成为：SiO₂/Al₂O₃=60～150，R/SiO₂=0.1～3，OH^-/SiO₂=0.05～0.5，M/SiO₂=0.1～0.5，SR/SiO₂=0.01～0.2，ROH/SiO₂=5～20，H₂O/SiO₂=50～100，M为碱金属离子；优化为SiO₂/Al₂O₃=80～120，R/SiO₂=0.1～2，OH^-/SiO₂=0.1～0.4，M/SiO₂=0.15～0.45，SR/SiO₂=0.02～0.2，ROH/SiO₂=10～20，H₂O/SiO₂=50～85。

b)用有机酸或无机酸将反应混合物的pH调节至7-14之间；

c)将步骤b的产物在水热条件下进行，晶化温度为140～210℃，晶化时间为40～240小时，优选晶化条件：温度140～180℃，晶化时间40～100小时，搅拌速度为50～300RPM。晶化完毕后，得到的晶化物经过滤、洗涤、干燥，即得到本发明的小晶粒微孔结晶硅铝酸盐。

所用的有机胺为乙胺、乙二胺或二者的混合物。