一种表面富铝的ZSM-5分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种表面富铝的ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种表面富铝的ZSM
‑
5分子筛及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种表面富铝的ZSM
‑
5分子筛及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]ZSM
‑
5分子筛的晶体结构属于斜方晶系，由硅(铝)氧四面体通过氧桥键相连而形成的具有二维十元环孔道，其基本结构单元是由八个五元环组成的。孔道结构由截面呈椭圆的直筒孔道(孔道尺寸为0.54nm
×
0.56nm)和截面近似为圆形的Z字型孔道(孔道尺寸为0.52nm
×
0.58nm)交叉所组成。其孔道，即它的空腔没有A型、X型和Y型沸石类似的笼。ZSM
‑
5分子筛具有稳定的骨架结构、可调变的孔径、较高的比表面、较好的择形性以及良好的水和热稳定性，因此主要应用于吸附、分离、择形催化等领域具有广泛的应用价值。在合成过程中，对其Al分布、形貌、孔道结构调控能够有效提高其催化性能，其中Al分布是影响分子筛催化活性的重要因素。ZSM
‑
5分子筛孔结构属微孔结构，对于较大的反应物分子，存在扩散限制，会降低活性中心的可接近性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种表面富铝的ZSM
‑
5分子筛及其制备方法和应用，本专利技术的ZSM
‑
5分子筛表面富铝，将其用于烃类催化裂解反应时可提高转化率和目标产物收率。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种表面富铝的ZSM
‑
5分子筛，所述ZSM
‑
5分子筛为类扁圆柱体，所述ZSM
‑
5分子筛的平均晶粒尺寸为0.2
‑
3.0μm，体相硅铝摩尔比与表面硅铝比的摩尔比的比值为1.2
‑
5.0，相对结晶度为80
‑
110％。
[0005]可选地，所述ZSM
‑
5分子筛的所述体相硅铝摩尔比与表面硅铝比的摩尔比的比值为1.2
‑
4.0。
[0006]可选地，所述ZSM
‑
5分子筛的相对结晶度为85
‑
100％，平均晶粒尺寸为0.4
‑
2μm。
[0007]可选地，所述ZSM
‑
5分子筛的平均高度为0.2
‑
1.0μm，平均高径比为1：(2
‑
10)。
[0008]本专利技术第二方面提供制备本专利技术第一方面提供的表面富铝的ZSM
‑
5分子筛的方法，该方法包括：
[0009](1)、将第一模板剂、第一硅源和第一溶剂在30
‑
50℃下混合0.5
‑
3.0小时，得到第一混合产物；
[0010](2)、将第一碱金属氢氧化物、第一铝源和第二溶剂在20
‑
80℃下混合0.5
‑
2.0小时，得到第二混合产物；
[0011](3)、将所述第一混合产物与所述第二混合产物混合后进行动态晶化，将得到的固体取出并进行第一焙烧；或者，
[0012]该方法包括：
[0013]S1、将第二模板剂、第二硅源和第三溶剂在30
‑
50℃下混合0.5
‑
3.0小时，将得到第三混合产物进行依次第一水热处理和第二水热处理，得到第四混合产物；其中，所述第一水热处理的条件包括：温度为80
‑
120℃，时间为1
‑
6小时；所述第二水热处理的条件包括：温度
为160
‑
180℃，时间为12
‑
60小时；
[0014]S2、将第二碱金属氢氧化物、第二铝源和第四溶剂在20
‑
80℃下混合0.5
‑
2.0小时，得到第五混合产物；
[0015]S3、将所述第四混合产物和所述第五混合产物混合，将得到的混合物进行第三水热处理，将得到的固体取出并进行第二焙烧。
[0016]可选地，所述第一硅源选自正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的一种或几种；
[0017]所述第二硅源选自硅溶胶、水玻璃和固体硅胶中的一种或几种；
[0018]所述的第一模板剂和所述第二模板剂各自独立地选自四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、正丁胺和己二胺中的一种或几种；
[0019]所述第一铝源和所述第二铝源各自独立地选择铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、异丙醇铝和铝溶胶中的一种或几种；
[0020]所述的第一碱金属氢氧化物和所述第二碱金属氢氧化物各自独立地选自氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
[0021]可选地，所述第一模板剂、所述第一溶剂和所述第二溶剂的总用量、所述第一碱金属氢氧化物和所述第一硅源用量的摩尔比为(0.06
‑
0.55)：(10
‑
110)：(0.02
‑
1.5)：1；所述第一硅源与所述第一铝源用量的摩尔比为(20
‑
500)：1；其中，所述第一硅源以SiO2计，所述第一碱金属氢氧化物以碱金属氧化物计，所述第一铝源以Al2O3计；
[0022]所述第二模板剂、所述第三溶剂和所述第四溶剂的总用量、所述第二碱金属氢氧化物和所述第二硅源用量的摩尔比为(0.06
‑
0.55)：(10
‑
100)：(0.02
‑
1.5)：1；所述第二硅源与所述第二铝源用量的摩尔比为(20
‑
500)：1；其中，所述第二硅源以SiO2计，所述第二碱金属氢氧化物以碱金属氧化物计，所述第二铝源以Al2O3计。
[0023]可选地，步骤(2)中，所述第一碱金属氢氧化物、所述第二溶剂和所述第一铝源用量的摩尔比为(1.5
‑
5)：(60
‑
500)：1；
[0024]步骤S2中，所述第二碱金属氢氧化物、所述第四溶剂和所述第二铝源用量的摩尔比为(1.5
‑
5)：(60
‑
500)：1。
[0025]可选地，所述动态晶化的条件包括：温度为160
‑
180℃，时间为12
‑
60小时；
[0026]所述第三水热处理的条件包括：160
‑
180℃，时间为12
‑
60小时；
[0027]所述第一焙烧和所述第二焙烧的条件各自独立地包括：温度为400
‑
600℃，时间为2
‑
6小时。
[0028]本专利技术第三方面提供一种本专利技术第一方面提供的表面富铝的ZSM
‑
5分子筛在石油化工和/或精细化工中的应用。
[0029]本专利技术的ZSM
‑
5分子筛具有外表面富铝的特点，铝主要分布于分子筛的外表面，能够提高分子筛活性位点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面富铝的ZSM
‑
5分子筛，所述ZSM
‑
5分子筛为类扁圆柱体，所述ZSM
‑
5分子筛的平均晶粒尺寸为0.2
‑
3.0μm，体相硅铝摩尔比与表面硅铝比的摩尔比的比值为1.2
‑
5.0，相对结晶度为80
‑
110％。2.根据权利要求1所述的ZSM
‑
5分子筛，其中，所述ZSM
‑
5分子筛的所述体相硅铝摩尔比与表面硅铝比的摩尔比的比值为1.2
‑
4.0。3.根据权利要求1所述的ZSM
‑
5分子筛，其中，所述ZSM
‑
5分子筛的相对结晶度为85
‑
100％，平均晶粒尺寸为0.4
‑
2μm。4.根据权利要求1所述的ZSM
‑
5分子筛，其中，所述ZSM
‑
5分子筛的平均高度为0.2
‑
1.0μm，平均高径比为1：(2
‑
10)。5.制备权利要求1
‑
4中任意一项所述的表面富铝的ZSM
‑
5分子筛的方法，该方法包括：(1)、将第一模板剂、第一硅源和第一溶剂在30
‑
50℃下混合0.5
‑
3.0小时，得到第一混合产物；(2)、将第一碱金属氢氧化物、第一铝源和第二溶剂在20
‑
80℃下混合0.5
‑
2.0小时，得到第二混合产物；(3)、将所述第一混合产物与所述第二混合产物混合后进行动态晶化，将得到的固体取出并进行第一焙烧；或者，该方法包括：S1、将第二模板剂、第二硅源和第三溶剂在30
‑
50℃下混合0.5
‑
3.0小时，将得到第三混合产物进行依次第一水热处理和第二水热处理，得到第四混合产物；其中，所述第一水热处理的条件包括：温度为80
‑
150℃，时间为1
‑
6小时；所述第二水热处理的条件包括：温度为160
‑
180℃，时间为12
‑
60小时；S2、将第二碱金属氢氧化物、第二铝源和第四溶剂在20
‑
80℃下混合0.5
‑
2.0小时，得到第五混合产物；S3、将所述第四混合产物和所述第五混合产物混合，将得到的混合物进行第三水热处理，将得到的固体取出并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩蕾，王鹏，宋海涛，王若瑜，周翔，王丽霞，彭博，赵留周，
申请(专利权)人：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：