[发明专利]ZSM-5分子筛及合成方法

说明书

本发明公开了一种ZSM‑5分子筛，解决了现有技术中合成的ZSM‑5分子筛含有碱金属离子，需要铵交换过程将分子筛交换为NHsubgt;4/subgt;‑ZSM‑5的问题。本发明通过采用ZSM‑5分子筛的酸值95％‑99％，Na含量0.01wt.％‑0.05wt.％；该ZSM‑5分子筛在合成过程中采用1)将原料ZSM‑5分子筛和碱溶液接触，得到混合液A；2)将水、铝源、硅源、导向剂和混合液A接触得到混合液B；3)混合液B晶化后得到混合液C；4)混合液C经过处理得到ZSM‑5分子筛的技术方案，较好地解决了上述问题。

技术领域

本发明属于催化化学与化学工程的技术领域，尤其是涉及一种ZSM-5分子筛的合成方法。

背景技术

ZSM-5分子筛最早由Mobil公司于1972年首次合成(US3702886)，由于其具有特殊的双十元环孔道结构以及高水热稳定性能，在石油化工领域广泛应用。一般来说，在ZSM-5分子筛合成过程中需要添加一定量的碱金属离子(如Na⁺),碱金属离子在ZSM-5分子筛晶化过程中起到非常重要的作用，主要表现在以下两个方面：一是可以作为矿化剂，提供分子筛晶化所需要的前驱体；二是碱金属离子可以平衡分子筛骨架负电荷，保持骨架电中性。通常在Na⁺存在的条件下得到的ZSM-5分子筛称为Na-ZSM-5，其不具有酸性催化活性中心，需要通过一步铵交换过程将Na⁺交换为NH₄⁺，得到NH₄-ZSM-5，再经过焙烧过程便得到具有酸性催化活性中心的H-ZSM-5分子筛。铵交换过程使用大量的铵盐，并且产生大量高浓度含氨氮废水，环保压力大，同时增加了污水处理成本。

在ZSM-5分子筛晶化过程中不添加碱金属离子，直接合成NH₄-ZSM-5分子筛，可以有效地省去铵交换过程，减少氨氮废水排放，大幅降低生产成本。专利CN103086399A公开了一种NH₄-ZSM-5分子筛的合成方法，首先将硅源和有机模板剂混合，老化后得到导向胶；然后将水、铝源、碱源、硅源和导向胶混合，于120-210℃晶化后得到NH₄-ZSM-5分子筛。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中合成的ZSM-5分子筛含有碱金属离子，需要铵交换过程将分子筛交换为NH₄-ZSM-5的问题。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种为解决技术问题之一的ZSM-5分子筛的合成方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：提供一种ZSM-5分子筛，分子筛的酸值为95％-99％，所述分子筛酸值为NH₃-TPD测试得到的分子筛总酸量与计算得到的分子筛理论酸量比值，即分子筛的酸值＝0.03×a×b，其中a为NH₃-TPD测试分子筛的总酸量mmol/g，b为ICP测试所得分子筛的SiO₂/Al₂O₃(摩尔比)；

其中分子筛理论酸量按照下述方法，设定ZSM-5分子筛的摩尔质量为60g/mol，根据ICP测试所得分子筛的SiO₂/Al₂O₃(摩尔比)计算得到分子筛中铝原子的摩尔数为(100/3b)mmol/g，设定铝原子均为骨架四配位铝且和质子酸配位，则分子筛的理论酸量为(100/3b)mmol/g。其中a为0.0317-1.65,所述b为20-1000；优选地a为0.0396-1.1,b为30-800。

该分子筛中Na含量为0.01wt.％-0.05wt.％，Na含量优选为0.012wt.％-0.035wt.％。

为解决上述技术问题之二，ZSM-5分子筛合成过程包括如下步骤：

1)将原料ZSM-5分子筛和碱性物质接触，得到混合液A；