合成IM-5分子筛的方法技术

本公开涉及一种合成IM‑5分子筛的方法，该方法包括以下步骤：a、将1,5‑二溴戊烷、1‑甲基吡咯烷与溶剂混合，在15～90℃预反应0.5～96h，得到预反应产物，所述1,5‑二溴戊烷、1‑甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.8～3)：(1～20)；b、将步骤a中得到的预反应产物、无机碱、铝源、硅源和水混合，得到待晶化混合物，将所述待晶化混合物进行水热晶化处理，回收固体产物。本公开的方法省去了常规合成IM‑5分子筛模板剂所必经的高成本分离、提纯等繁琐过程，避免了大量的时间消耗、能耗和物耗，降低成本效果明显。

Synthesis of IM-5 zeolite

【技术实现步骤摘要】
合成IM-5分子筛的方法
本公开涉及一种合成IM-5分子筛的方法。
技术介绍
IM-5是一种新型分子筛。1997年，Benazzi等首次报道了IM-5分子筛的合成方法，采用的模板剂为一种双季铵盐——1,5-双(N-甲基吡咯烷)戊烷溴盐(MPPBr2)。IM-5分子筛具有与众不同的二维十元环孔道系统，其结构是由二维十元环孔道系统和一些三维特征的空穴构成，因此不但具有普通微孔材料的长程有序的二维孔道，同时空穴的存在能对反应物与活性中心的接触，对促进生成物的扩散以及减少积碳的生成起到积极的作用。IM-5还具有比ZSM-5更好的热稳定性和水热稳定性，使其在烃类催化裂化和NO吸附实验中表现出了较高的活性。优异的物理化学性质使IM-5在石油化工领域可以得到更广泛的应用。目前，合成IM-5分子筛的方法成本高，制约了它的广泛应用。其中，用于合成IM-5分子筛的双季铵盐模板剂(MPPBr2)的成本高是最主要原因之一。合成双季铵盐模板剂MPPBr2的方法一般需要将两种原料1-甲基吡咯烷(1-MP)和1,5-二溴戊烷(1,5-DBP)以一定的比例在适当的溶剂中反应，需采用结晶、多次重结晶方法才能得到较纯净的MPPBr2，而在结晶、多次重结晶过程中又需冷冻、过滤、有机试剂洗涤、干燥、加适当的有机溶剂溶解、加适当的有机溶剂再析出、过滤、洗涤、干燥等等繁琐的操作，消耗大量的时间，并产生大量的能耗和物耗。为了降低合成模板剂的成本，专利CN102453000A公开了一种合成双季铵盐模板剂的方法，该方法将超声波分散引入到合成模板剂的反应体系中，反应所需的溶剂量较少，反应生成的双季铵盐颗粒小，有利于后续洗涤、过滤、重结晶等操作。但该方法仍需后续洗涤、过滤、重结晶等操作。专利CN103466652A公开了原位模板法合成IM-5分子筛的方法。该方法在合成分子筛的过程中不需要合成模板剂，而是将合成模板剂的原料直接与合成分子筛的其它原料按一定的比例配成合成液，合成出较高结晶度的IM-5分子筛，未反应的模板剂原料可以在卸压过程回收重复利用。但该方法并没有提供模板剂原料的具体回收利用方法，如果不能将未反应的原料有效回收，势必造成浪费。另外，在合成分子筛的强碱性环境下及整个的反应混合物体系中，合成模板剂的原料不可避免地发生副反应或反应不完全，从而造成了反应原料的无效消耗和浪费，造成不希望的结果。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种低成本的合成IM-5分子筛的方法。为了实现上述目的，本公开提供一种合成IM-5分子筛的方法，该方法包括以下步骤：a、将1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂混合，在15～90℃预反应0.5～96h，得到预反应产物，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.8～3)：(1～20)；b、将步骤a中得到的预反应产物、无机碱、铝源、硅源和水混合，得到待晶化混合物，将所述待晶化混合物进行水热晶化处理，回收固体产物。可选地，步骤a中，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.9～2.5)：(2～18)。可选地，步骤a中，所述预反应的条件为：15～60℃，时间为1～48h。可选地，步骤a中，所述溶剂为选自水、C1～C6的一元醇、C4～C6的醚、C3～C6的酮、C2～C4的多元醇和C3～C6的酯中的至少一种。可选地，步骤b中，所述待晶化混合物的摩尔组成为SiO2：Al2O3：M2O：R：H2O＝100：(0.5-10)：(15-30)：(6-15)：(500-1400)，其中，M2O为碱金属氧化物，R为所述预反应产物，R的摩尔数以所述1,5-二溴戊烷的摩尔数计。可选地，步骤b中，所述无机碱为选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。可选地，步骤b中，所述铝源为选自偏铝酸钠、硝酸铝、硫酸铝、异丙醇铝和醋酸铝中的至少一种。可选地，步骤b中，所述硅源为选自硅胶、硅溶胶、白炭黑和正硅酸乙酯中的至少一种。可选地，步骤b中，所述水热晶化处理包括：先在130-140℃下进行第一阶段水热晶化1-3天，然后再在170-180℃下进行第二阶段热晶化2-4天。可选地，该方法还包括：回收固体产物后进行洗涤、过滤和烘干的步骤。通过上述技术方案，本公开先将合成模板剂的原料预反应一段时间，然后再将其与合成分子筛的其它原料以一定的比例混合，水热晶化合成了IM-5分子筛。本公开的方法省去了常规合成IM-5分子筛模板剂所必经的高成本分离、提纯等繁琐过程，避免了大量的时间消耗、能耗和物耗，降低成本效果明显；此外，也克服了现有技术中将合成模板剂的原料与合成分子筛的其它原料直接混合晶化所带来的原料反应不完全、需回收利用的弊端，避免了由此产生的反应原料的浪费和无效消耗。采用本公开的方法所合成的IM-5分子筛的结晶度较高。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是实施例1中合成的IM-5分子筛的X射线衍射谱图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开提供一种合成IM-5分子筛的方法，该方法包括以下步骤：a、将1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂混合，在15～90℃预反应0.5～96h，得到预反应产物，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.8～3)：(1～20)；b、将步骤a中得到的预反应产物、无机碱、铝源、硅源和水混合，得到待晶化混合物，将所述待晶化混合物进行水热晶化处理，回收固体产物。本公开先将合成模板剂的原料预反应一段时间，然后再将其与合成分子筛的其它原料以一定的比例混合，水热晶化合成了IM-5分子筛。本公开的方法省去了常规合成IM-5分子筛模板剂所必经的高成本分离、提纯等繁琐过程，避免了大量的时间消耗、能耗和物耗，降低成本效果明显；此外，也克服了现有技术中将合成模板剂的原料与合成分子筛的其它原料直接混合晶化所带来的原料反应不完全、需回收利用的弊端，避免了由此产生的反应原料的浪费和无效消耗。采用本公开的方法所合成的IM-5分子筛的结晶度较高。根据本公开，所述1,5-二溴戊烷的英文名为1,5-Dibromopentane，CAS号为111-24-0，结构式为：根据本公开，所述1-甲基吡咯烷的英文名为1-Methylpyrrolidine，CAS号为120-94-5，结构式为：根据本公开，步骤a中，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比优选为1：(1.9～2.5)：(2～18)，进一步优选为1：(2～2.2)：(2～12)。根据本公开，步骤a中，1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的混合方式可以为本领域常规的，优选地，可以先将1-甲基吡咯烷与溶剂混合，再将1,5-二溴戊烷滴加到上述所得的混合液中，所述滴加的速度可以为1～60滴/秒。所述预反应可以在密闭反应釜或带回流装置的反应釜中进行。所述预反应的条件优选可以为：15～60℃，时间为1～48h。为了获得理想的效果，所述混合以及所述预反应可以在搅拌的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成IM‑5分子筛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、将1,5‑二溴戊烷、1‑甲基吡咯烷与溶剂混合，在15～90℃预反应0.5～96h，得到预反应产物，所述1,5‑二溴戊烷、1‑甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.8～3)：(1～20)；b、将步骤a中得到的预反应产物、无机碱、铝源、硅源和水混合，得到待晶化混合物，将所述待晶化混合物进行水热晶化处理，回收固体产物。

【技术特征摘要】
1.一种合成IM-5分子筛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、将1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂混合，在15～90℃预反应0.5～96h，得到预反应产物，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.8～3)：(1～20)；b、将步骤a中得到的预反应产物、无机碱、铝源、硅源和水混合，得到待晶化混合物，将所述待晶化混合物进行水热晶化处理，回收固体产物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中，所述1,5-二溴戊烷、1-甲基吡咯烷与溶剂的摩尔比为1：(1.9～2.5)：(2～18)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中，所述预反应的条件为：15～60℃，时间为1～48h。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中，所述溶剂为选自水、C1～C6的一元醇、C4～C6的醚、C3～C6的酮、C2～C4的多元醇和C3～C6的酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b中，所述待晶化混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，贾晓梅，余少兵，王永睿，慕旭宏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11