硅磷酸铝吸附剂的生产方法技术

本发明专利技术涉及合成硅磷酸铝吸附剂如SAPO‑56和SAPO‑47的方法，该方法包括使用特定的结构导向剂(SDA)，该结构导向剂包括不同类型的胺的混合物。其中结构提供剂(SDA)包含N,N,N’,N’‑四甲基‑1,6‑己二胺(TMHD)和共结构提供剂(co‑SDA)，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯胺、仲胺和叔胺及其混合物。优选的SDA包括异丙胺、二丁胺和三丙基胺。吸附剂特别适用于提升沼气，例如从甲烷中分离二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅磷酸铝吸附剂的生产方法
本专利技术涉及一种合成硅磷酸铝吸附剂如SAPO-56和SAPO-47吸附剂的方法，该方法包括使用包含不同类型的胺的混合物的特定结构导向剂(SDA)。该吸附剂特别适用于从甲烷中分离二氧化碳。
技术介绍
当由合适的废弃生物质生产时，生物甲烷是具有最低环境足迹的生物燃料之一(X.Liuetal.2013,317-323；Hermannetal.2011,1159-1171)。需要通过主要从CH4中去除CO2来升级发酵气(原始沼气)。已经商业化了许多方法，并且正在继续探索吸附驱动技术中(Zhouetal.1414-1441)。研究了许多不同的吸附剂粉末，包括微孔和结晶硅磷酸铝(SAPO)(Bacsiketal.2016,613-621)。硅磷酸铝在结构上与沸石相似，但由Al、P、Si和O原子的骨架组成，形成带负电荷的骨架，该骨架被H+或金属阳离子平衡(Brentetal.1984)。用定义连续路径的最小孔开口对SAPO进行分类。相应的环尺寸定义为环绕这种孔开口的O连接的Si，Al或P原子的数目。通常，通过水热法使用有机模板合成硅磷酸铝，该有机模板通常被称为结构导向剂(SDA)。SDA对硅磷酸铝的平均孔径有深远的影响。常用的结构导向剂(SDA)包括各种类型的胺。结构导向剂N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)用于制备56型硅磷酸铝(通常称为SAPO-56)。其他结构导向剂包括三甲胺/1,5-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)戊基二溴化物(模板2/3)(Turrinaetal.2016,4998-5012)和三乙胺/三甲胺模板4/2(D.Wangetal.2016,1000-1008)。WO2017/182995公开了生产SAPO-56的方法。该方法包括使用1,4-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)丁基阳离子或1,5-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)戊基阳离子与低级烷基胺组合作为结构导向剂。示例性的低级烷基胺是三甲胺或N，N-二甲基乙胺。WO2017/182995没有公开包含N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺和共结构提供剂(co-SDA)的结构导向剂，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯、仲和叔胺及其混合物。US5370851涉及结晶硅磷酸铝(SAPO)和制备SAPO的方法。有机结构导向剂(模板剂)选自三丙胺，二甲基苄基胺和四丙基氢氧化铵。US5370851没有公开将N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)与选自包含最多15个碳原子的伯、仲和叔胺及其混合物的共结构提供剂(co-SDA)组合使用。SAPO-56的潜在用途涉及催化和气体分离应用。SAPO-56通过以高选择性从甲烷和CO2的混合物中去除CO2的能力，特别适合于沼气的提质。然而，由于使用了N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺，SAPO-56很昂贵。在本专利技术中，N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺已被部分被伯、仲和叔胺取代。实验数据表明，N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺的很大一部分可以被伯、仲和叔胺取代，而不会损害SAPO-56的特性。通常，在SAPO-56合成中使用共模板时使用晶种。
技术实现思路
本专利技术涉及合成硅磷酸铝吸附剂的方法，包括：提供反应混合物，所述反应混合物包括：含硅组合物，含铝组合物，含磷组合物和结构提供剂(SDA)；使反应混合物的结晶，从而提供结晶的硅磷酸铝；从混合物中回收结晶硅磷酸铝；其中结构提供剂(SDA)包括N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)和共结构提供剂(co-SDA)，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯胺、仲胺和叔胺及其混合物。根据一实施例，所述硅磷酸铝吸附剂选自SAPO-56和SAPO-47。根据另一实施例，所述硅磷酸铝吸附剂为SAPO-56。如所提出的，结构提供剂(SDA)包括N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)和共结构提供剂(co-SDA)，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯胺、仲胺和叔胺及其混合物。N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)以及包含至多15个碳原子的伯，仲和叔胺以及它们的混合物也统称为SDA:s。“选自”一词也可以由“从...中选择”，“从包含以下的组中选择”或“从组成的组中选择”中的任何一个替换。所述co-SDA可以选自包含最多6个碳原子的伯胺，包含最多10个碳原子的仲胺和包含最多12个碳原子的叔胺。伯胺的特征优选在于包含最多4个碳原子或最多3个碳原子。优选的伯胺是丙胺，尤其是异丙胺(IPA)。仲胺通常包含两个各自具有2至5个碳原子的烷基。烷基可以是支链的。优选地，两个烷基具有等量的碳原子并且是非支链的。二丁胺(DBA)是示例性的仲胺。叔胺优选具有多个烷基。所有三个烷基可具有等量的碳原子，通常为2至5个碳原子。合适的叔胺的实例是三丙胺(TPA)。根据一实施例，所述co-SDA可以选自包含至多4个碳原子的烷基的伯胺，包含分别具有至多5个碳原子的两个烷基的仲胺和包含分别具有至多4个碳原子的三个烷基的叔胺。co-SDA可以仅由伯胺、仅仲胺或仅叔胺构成。而且，co-SDA可包含伯、仲和叔胺的任何混合物，例如伯胺和仲胺的混合物，或伯胺和叔胺的混合物，或仲和叔胺的混合物，或伯、仲和叔胺的混合物。根据一实施例，co-SDA选自异丙胺(IPA)、二丁胺(DBA)、三丙胺(TBA)及其混合物。根据一实施例，所述SDA包含伯胺，所述伯胺包含含有至多4个碳原子的饱和烃。根据一实施例，所述SDA包含伯胺，所述伯胺包含含有至多3个碳原子的饱和烃。根据又一实施例，任何实施例的任何伯胺的饱和烃是支链的。根据又一实施例，将实施例中任一个的伯胺的饱和烃配置为使得两个甲基连接至相同的碳原子。另一实施例涉及制备硅磷酸铝56吸附剂的方法，该方法包括：提供反应混合物，所述混合物包括：含硅组合物，含铝组合物，含磷组合物和结构提供剂(SDA)；使反应混合物结晶，从而提供结晶的硅磷酸铝56；从混合物中回收结晶硅磷酸铝56；其中所述结构提供剂(SDA)包括N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)和选自伯胺的共结构提供剂(co-SDA)，所述伯胺包含含有至多6个碳原子的饱和烃。优选地，伯胺是异丙胺(IPA)。SDA可能包含本文指定的其他化合物。然而，根据一实施例，SDA基本上由N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺和本文指定的co-SDA:s中的任何一种组成。优选地，至少约90重量％的SDA，适当地至少95重量％，优选地至少99重量％由TMHD和本文指定的任何共SDA组成。本专利技术的特别之处是，发现TMHD的很大一部分可以被更经济可行的伯胺、仲胺和叔胺代替并且仍然获得SAPO-56。术语“约”是指大约并且是指与该术语相关的值的任选+25％，优选+10％，更优选+5％，或者最优选+1％的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备硅磷酸铝吸附剂的方法，包括：/n提供反应混合物，所述反应混合物包括：含硅组合物、含铝组合物、含磷组合物和结构导向剂(SDA)；/n使反应混合物结晶，从而提供结晶的硅磷酸铝；/n从混合物中回收结晶硅磷酸铝；/n其中结构提供剂(SDA)包括N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)和共结构提供剂(co-SDA)，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯胺、仲胺和叔胺及其混合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180314 SE 1830084-81.一种制备硅磷酸铝吸附剂的方法，包括：
提供反应混合物，所述反应混合物包括：含硅组合物、含铝组合物、含磷组合物和结构导向剂(SDA)；
使反应混合物结晶，从而提供结晶的硅磷酸铝；
从混合物中回收结晶硅磷酸铝；
其中结构提供剂(SDA)包括N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)和共结构提供剂(co-SDA)，所述共结构提供剂选自包含最多15个碳原子的伯胺、仲胺和叔胺及其混合物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述co-SDA选自伯胺，所述伯胺包含含有最多6个碳原子的饱和烃。


3.根据权利要求1和2中任意一项所述的方法，其中硅磷酸铝吸附剂选自SAPO-47和SAPO-56。


4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中硅磷酸铝吸附剂是SAPO-56。


5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中SDA包含最多约75wt％的co-SDA。


6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中伯胺、仲胺和叔胺包含饱和烃。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述饱和烃包含2-4个碳原子。


8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中co-SDA选自异丙胺(IPA)、二丁胺(DBA)、三丙胺(TPA)及其混合物。


9.一种制备SAPO-56吸附剂的方法，包括：
提供反应混合物，所述混合物包含：含硅组合物、含铝组合物、含磷组合物和结构导向剂(SDA)；
使反应混合物结晶，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·赫丁，P·瓦西列夫，A·贾索萨尔塞多，
申请(专利权)人：尼奥泽奥有限责任公司，N·赫丁，P·瓦西列夫，A·贾索萨尔塞多，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE