[发明专利]一种高硅沸石分子筛的合成方法及装置

说明书

本发明提供了一种高硅沸石分子筛的合成方法与装置。该方法包括：反应物配制：取适量的硅源、铝源、模板剂、硫酸和去离子水进行预设配比的反应物配制；沸石产物制取：将反应物置于合成装置中进行水热反应，当温度上升到预设的水热反应温度时，通过合成装置向外释放反应物中预设量的可挥发组分，使反应物的配比发生改变，以形成预定形貌的沸石产物；分子筛制取：待沸石产物冷却后处理得到沸石分子筛。本发明中，通过在水热反应进行过程中向外释放反应物中可挥发的有机或无机组分的方法，有控制地改变了水热反应过程和中反应物的配比，进而保证了在不改变反应物原始配比的条件下可以合成各种具有不同形貌的沸石产物。

技术领域

本发明涉及化工合成技术领域，具体而言，涉及一种高硅沸石分子筛的合成方法及装置。

背景技术

目前，沸石分子筛的择形分离和催化性能是其在与化学相关的工业与科技领域广泛应用的最重要特性。对某一催化反应过程而言，通常只有1-2种特定结构类型的沸石适合用作工业催化剂。研究发现，催化剂的反应选择性与所选择的沸石的晶体形貌密切相关。例如薄片状的ZSM-5在甲醇脱水制烯烃的催化反应中双烯(乙烯与丙烯)收率可达60％，丙烯/乙烯比8.4(燃料化学学报2015年43(6),P747-753)。又如在添加了乙醇的反应混合物中合成的六角板状ZSM-5沸石，在甲苯和甲醇烷基化制对二甲苯的反应中甲苯转化率提高5-8％，对二甲苯选择性提高1-2％(石油学报(石油加工)2017年33(4)，P654-661)。中国专利(申请号201711296662.8)提出，在苯甲醇与三甲苯的液相催化转化反应中，双孔片层ZSM-5沸石制成的催化剂烷基化反应的转化率达到98.43％。

同时，对某一沸石而言，合成方法不同，往往产物的形貌也不尽相同。目前，已知的合成方法概括起来就有水热合成法、溶剂热合成法、气相合成法、干胶凝胶法、离子热合成法以及微波合成法等。此外,还有一种极浓体系合成方法,采用固体硅源和有机复合表面活性剂为原料,可原位合成特殊形貌的ZSM-5分子筛,具有良好的异构化性能(石油炼制与石油化工2010VoL 41，No.1，P40-46)。在这些合成方法中，只有水热合成法是最成熟，使用最普遍的工业合成方法。该方法中，配制溶胶状反应物的硅原料通常是价廉易得的含水量很高的水玻璃或硅溶胶。因此，以这些硅原料来配制合成反应混合物时，其水/氧化硅的摩尔比一般不能低于15。如果想用这些硅源配制用于干胶合成或汽/固相反应合成所用的反应混合物，就必须先制成含水量较高的溶胶或凝胶，再加热蒸发掉其中多余的水份、制成不含水或含水量低的反应混合物。

大量研究发现，影响产物形貌的因素有合成方法，合成原料(硅源和铝源)、有机导向剂的种类和用量、表面活性剂的添加、反应物配比、反应温度和时间等。

上述技术方案中，所有合成方法中，一旦反应混合物已按计算好的配比配制好，水热反应温度和时间确定并开始进行，产物沸石的形貌就已经确定无法改变。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种高硅沸石分子筛的合成方法及装置，旨在解决现有高硅沸石分子筛合成过程中一旦反应混合物已按计算好的配比配制好，水热反应温度和时间确定并开始进行，产物沸石的形貌就已经确定无法改变的问题。

一个方面，本发明提出了一种高硅沸石分子筛的合成方法，包括如下步骤：

反应物配制：取适量的硅源、铝源、模板剂、硫酸和去离子水按照预设步骤进行预设配比的反应物配制；

沸石产物制取：将所述反应物置于合成装置中进行水热反应，当温度上升到预设的水热反应温度时，通过所述合成装置向外释放反应物中预设量的可挥发组分，使所述合成装置中反应物的配比发生改变，以形成预定形貌的沸石产物；

分子筛制取：待所述合成装置冷却后取出含所述沸石产物的浆料,经过滤、水洗、焙烧以及离子交换处理，得到沸石分子筛。

进一步地，上述高硅沸石分子筛的合成方法中，所述可挥发性组分的预设量通过所述合成装置向外释放可挥发性物质的时间来确定。