[发明专利]一种固相法直接制备磷改性H型ZSM-5分子筛的方法

说明书

本发明提供了一种固相法直接制备磷改性H型ZSM‑5分子筛的方法，包括如下步骤：步骤1，将原料按照一定的比例称取，所述原料包括硅源、铝源、磷源和有机模板剂；步骤2，将原料充分研磨后得到粉末；步骤3，将粉末转移到反应釜中，在温度150～200℃下晶化X小时；步骤4，将步骤3处理后得到的物品进行煅烧，仅需一次煅烧即得到磷改性H型ZSM‑5分子筛。本发明通过一步法直接合成了磷改性的H型ZSM‑5分子筛，简化了合成步骤，对于改性分子筛的合成工序研究是极为有利的进展。

技术领域

本发明涉及一种固相法直接制备磷改性H型ZSM-5分子筛的方法。

背景技术

乙烯以及丙烯等低碳烯烃作为重要的基础原材料，在现代石油化工以及精细化学品加工合成等领域有着至关重要的应用。在过去，乙烯以及丙烯绝大部分是在高温条件下，通过石油裂解的方式得到的。然而，随着石油资源的日益紧缺与匮乏，逐渐迫使人们寻找一种不依赖于石油资源生产制备低碳烯烃的途径。截至目前，甲醇制烯烃(MTO)反应作为最重要的C1化学反应之一，被认为是最成功的采用非石油途径生产低碳烯烃的方法。催化剂是调控MTO产物分布的关键因素。具有MFI结构的ZSM-5分子筛因其丰富的孔结构、规则的孔道分布、大的比表面积和高的热稳定性及水热稳定性，成为MTO反应主要的催化剂之一。与MTO反应其他催化剂相比，ZSM-5分子筛表现出较长的催化寿命以及较低的低碳烯烃选择性。对ZSM-5分子筛进行磷改性可以有效的调节其酸性质进而改进其低碳烯烃选择性。传统磷改性的ZSM-5分子筛通常通过水热法合成ZSM-5分子筛而后通过浸泡法将磷引入ZSM-5分子筛中，随之而来的是反应釜带来的自生压力隐患、产物收率问题、水污染，磷元素负载不均匀等问题。此外，ZSM-5分子筛在用于催化时需要进行离子交换、二次煅烧方可得到具有催化活性的H型ZSM-5分子筛，此过程不仅产生废水且存在能源消耗。因此寻求一种绿色环保制备高性能ZSM-5分子筛的途径是当前双碳背景下能源发展战略的重中之重。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种固相法直接制备磷改性H型ZSM-5分子筛的方法，包括如下步骤：

步骤1，将原料按照一定的比例称取，所述原料包括硅源、铝源、磷源和有机模板剂；

步骤2，将原料充分研磨后得到粉末；

步骤3，将粉末转移到反应釜中，在温度150～200℃(本发明取值为180℃)下晶化X小时；

步骤4，将步骤3处理后得到的物品进行煅烧，仅需一次煅烧即得到磷改性H型ZSM-5分子筛。

步骤1中，所述硅源为硅胶微球、气相二氧化硅、白炭黑中一种或两种以上。

步骤1中，所述铝源为拟薄水铝石、硫酸铝中的一种。

步骤1中，所述磷源为磷酸、磷酸氢铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种。

步骤1中，所述一定的比例是指，所述硅源与铝源的摩尔比为200～25，硅源与有机模板剂的摩尔比为20～5，硅源与磷源的摩尔比为0～0.04。

步骤2中，所述充分研磨是指，以Y₁转/分钟的转速搅拌Y₂分钟。Y₁一般取值为100～200，Y₂一般取值为10～20。

步骤3中，X取值为36～60。

步骤4中，所述进行煅烧是指在高温炉中以温度Y₃煅烧Y₄小时。Y₃一般取值为500～600℃，Y₄取值一般为5～8。

本发明具有如下有益效果：

(1)通过固相法一步合成磷改性的H型ZSM-5，固相法的使用避免了传统水热合成会产生的自生压力、水污染等问题发生。