[发明专利]一种CHA型磷酸镁铝分子筛及预成型合成方法

说明书

本发明公开了一种CHA型磷酸镁铝分子筛及预成型合成方法，涉及分子筛制备技术领域。其主要特征为：将铝源、磷源、镁源、氟源、有机胺和水按Al₂O₃:P₂O₅:MgO:F^‑:有机胺:H₂O＝1:0.1～5:0.002～6:0.01～9:0～9:2～100的摩尔比例混合均匀制得凝胶，将凝胶干燥并成型。将成型干胶置于80～300℃下晶化10min～10d，得到成型分子筛。本发明可一步制得具有预期形状的MgAPO‑34分子筛，简化了催化剂制备工艺。本发明制备的MgAPO‑34分子筛，可直接用于吸附剂或作为催化剂载体，分子筛含量高。该方法工艺简单，在催化剂制备领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及分子筛合成技术领域，具体涉及一种CHA型磷酸镁铝分子筛及预成型合成方法。

背景技术

分子筛具有均匀规整的孔道结构、较大的比表面积和较高的热稳定性，被广泛应用于催化、吸附分离等领域。由于粉末状分子筛易分散流失，强度较低，无法直接应用于工业生产中，在使用前需要将粉末状分子筛成型，这样的成型催化剂制备程序比较繁琐，在成型过程中，需要使用粘结剂来增加强度(CN105170195A)。由于粘结剂包裹分子筛，造成了分子筛的有效利用率下降，部分的分子筛的孔道被堵塞，导致催化剂的比表面积较低，又由于粘结剂没有规整的孔道结构，反应原料和产物在含有粘结剂的催化剂中扩散比较困难，容易积碳，对催化剂的寿命有一定的影响。

CN101607211A公开了MWW型钛沸石成型过程中，需要加入粘结剂、助挤剂等多种添加剂。CN102614911A公开了一种钛硅分子筛的喷雾成型方法，采用水热合成的方法制备分子筛，得到粉末状产物，无强度，易流失，不能直接应用，工业应用时需要加入粘结剂进行成型。一般的分子筛催化剂成型过程中，需要加入粘结剂的重量不少于催化剂总重量的40％，成型后的催化剂虽然有了强度，但是催化剂的有效利用率降低，活性和扩散性能变差。此外，采用水热合成的方法制备分子筛会出现较高的自生压力，带来安全隐患，原料利用率较低。因此，简化催化剂生产工艺，开发新型的分子筛合成方法，提高原料利用率具有重要意义。

王磊等人采用离子热法合成了磷酸镁铝(MgAPO)分子筛，由此制备的Pt/MgAPO催化剂在正构烷烃临氢异构化反应中表现出了优异的催化性能(Chem.Eur.J.,2008,14,10551-10555)。此合成法可在常压下进行，比较安全。但是由于离子液体价格昂贵，限制了离子热合成法的工业应用。

肖丰收等人开发出无溶剂合成分子筛的方法(Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52,9172-9175,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,15173-15176)。将合成所需的原料放入研钵中研磨10-20min，然后将此混合物转移至高压釜中，在一定的条件下晶化。晶化结束后，将产物经过滤、洗涤、烘干，得到粉末状分子筛。

1990年，由太原理工大学的徐文旸首先提出干胶转化法(DGC)(Chem.Commun.,1990,755-756)。主要包含两种合成路线，一种是气相转移法(VPT)，即干胶在结构导向剂和水蒸气作用下进行晶化；一种是蒸汽辅助法SAC，即将结构导向剂引入干胶，干胶在水蒸汽作用下进行晶化。

以上方法得到的产物均为粉末，需要额外添加粘结剂才能制备成具有一定形状的催化剂。粘结剂的加入往往会削弱催化剂的性能，因此研究制备一步成型且不含粘结剂的分子筛催化剂具有重要意义。