[发明专利]低硅条形ZSM-5分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低硅条形ZSM‑5分子筛及其制备方法和应用。该低硅条形ZSM‑5分子筛，其中，SiOsubgt;2/subgt;/Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;为25～60，b轴取向的条形颗粒，尺寸为(1.2±0.2)×(5±0.5)×(0.4±0.1)μm。该低硅条形ZSM‑5分子筛的制备方法，包括：a)将铝源加入水中搅拌，再加入无机酸进行解聚处理；b)向步骤a)所得的物料中加入有机胺OA和氨水组成的混合溶液，继续搅拌；c)向步骤b)所得的物料中加入硅源，使凝胶摩尔组成为SiOsubgt;2/subgt;：0.017～0.04Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;：0.1～0.5OA：0.1～2.0NHsubgt;3/subgt;·Hsubgt;2/subgt;O：10～20Hsubgt;2/subgt;O，陈化后，经水热晶化，得到所述低硅条形ZSM‑5分子筛。本发明方法制备的ZSM‑5分子筛直接为铵型，无需进行常规的离子交换，合成时间短且收率高，特别适用于二甲苯异构化制对二甲苯反应中。

技术领域

本发明涉及一种低硅条形ZSM-5分子筛及其制备方法，特别涉及一种无碱金属快速合成低硅条形ZSM-5分子筛的方法。

背景技术

ZSM-5分子筛是工业上广泛应用的一种催化材料，其孔道是由一条平行于b轴方向直孔道和一条平行于c轴方向Z字型孔道相互交叉组成的十元环孔道体系。尤其是低硅ZSM-5分子筛工业上需求量大，具体为硅铝比25-30范围适用于渣油催化裂化反应；硅铝比在36-38范围适用于催化裂化装置降低汽油烯烃或者增产烯烃助催化剂；硅铝比在40-50范围内则适用于催化裂化催化剂添加，提高汽油辛烷值，增加气体烯烃含量等。

工业上生产ZSM-5分子筛普遍采用碱金属来平衡分子筛骨架电荷并且提供合成所需的碱源，如氢氧化钠、氢氧化钾等，但由于合成出来的产品含有碱金属，无法直接用于后续成型加工处理，往往需要用铵盐、无机酸或有机酸进行离子交换成铵型或氢型后再进行后续使用，但在交换和过滤的操作过程中不可避免会造成产品损失，如果交换效率低，产品中碱金属含量超标往往需要进行多次交换，会大幅增加废水量且影响生产效率。而且由于合成中所用无机碱的碱度较高，部分氧化硅会被溶解在母液中难以完全进入骨架，单釜产率一般不高于80％。所以，研究者们也尝试在无碱金属体系下合成ZSM-5分子筛。

CN109694085A公开了一种铵型ZSM-5纳米片的无模板剂合成方法。该方法在微量钠和晶种存在的条件下合成了常规板状的ZSM-5分子筛，且硅铝比为高硅。

CN102897791B公开了一种ZSM-5分子筛的制备方法。该方法需要先将铝源和昂贵的有机模板剂四丙基氢氧化铵高温处理后再与硅源进行水热处理得到ZSM-5分子筛，过程耗费热能，且成本较高。

US4404175公开了一种无碱金属体系合成ZSM-5分子筛的方法。该方法采用新制的氢氧化铝作为铝源，在有机模板剂存在下，合成低硅ZSM-5分子筛需要晶化7天之久。

由上可知，目前在无碱金属体系合成低硅ZSM-5分子筛是很难的，即便可以合成也需要很长的晶化时间，而且合成的形貌多为常规的六方板状，因此，现在急需开发一种无碱金属体系快速合成低硅ZSM-5分子筛的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在无碱金属体系难以快速合成低硅ZSM-5分子筛且形貌单一的问题，提供一种新的低硅条形ZSM-5分子筛及其制备方法以及该分子筛在二甲苯异构化制对二甲苯中的应用。该分子筛颗粒为b轴取向的条形，采用无碱金属体系，短时间合成低硅条形ZSM-5分子筛。该分子筛特别适用于二甲苯异构化制对二甲苯反应中，具有良好的催化性能。

本发明第一方面提供了一种低硅条形ZSM-5分子筛，其中，SiO₂/Al₂O₃摩尔比为25～60，b轴取向的条形颗粒，尺寸为(1.2±0.2)×(5±0.5)×(0.4±0.1)μm。