沸石催化剂沸石二级结构制造技术

一种基本上不含粘结剂且由沸石粉末（初级颗粒）形成的沸石二级结构，其中所述二级结构的抗拉强度为至少约０．４ＭＰａ。所述沸石二级结构材料作为烃转化工艺中的催化剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含少于约10wt%的粘结剂的沸石二级结构，以及沸石二级结构作为 用于烃转化工艺的催化剂的用途。
技术介绍
不同类型的沸石广泛用于工业中，例如，用作吸附剂和催化剂，尤其用于例如汽油 改质工艺。通常为0. 5至20 μ m的沸石颗粒的尺寸常常太小而不方便实际应用。许多催化剂 和吸附剂应用要求沸石颗粒(例如粉末形式的，在本文中称为初级颗粒)能够以宏观形式 (本文中称为二级结构)生产。沸石二级结构的适宜形式的例子为细粒、小球、圆柱体和圆 盘。这样的二级结构可以通过挤出沸石粉体并随后进行热处理，或者通过将粉体压成小球 并随后进行热处理来生产。例如，圆柱体形状的固定床催化剂的直径一般为约3至50mm，其 用于小球化催化剂时长径比为约1，而用于挤出物时长径比高至3或4。直径小于约l_2mm 的小球或挤出物可能在床内引起过大压降。在挤出过程中，所述沸石晶体与非沸石粘结剂一起挤出，并在干燥和煅烧后获得 挤出物二级结构。通常添加所述非沸石粘结剂以赋予所述挤出物二级结构高的机械强度和 抗磨损性。适宜粘结剂的例子包括诸如氧化铝、硅石和各种类型的粘土的材料。尽管包含非沸石粘结剂的沸石二级结构具有比通过传统工艺在没有任何粘结剂 存在下生产的沸石二级结构高得多的强度和抗磨损性，但是所得催化剂的性能经常因为粘 结剂的存在而降低。所述粘结剂可能导致催化剂的有效表面积减小，并且活性降低。粘结 剂还可能引入扩散限制，并减缓与所述沸石二级结构的孔之间的传质速率，这可能降低催 化剂的效力。此外，粘结剂自身可能参与反应，或影响由所述沸石催化的反应，例如烃转化 反应，从而形成不期望的产物。因此，期望的是沸石催化剂如用于烃转化的沸石催化剂含有 最小量的非沸石粘结剂。US 6977320B2公开了一种沸石结合的沸石催化剂，其包含第一沸石的第一晶体和 粘结剂，所述粘结剂包含第二沸石的第二晶体。第二沸石晶体通过附着到第一沸石晶体的 表面而结合第一沸石晶体，由此形成二级结构。优选地，第二沸石晶体通过交互生长结合到 第一沸石晶体。热液生产的沸石催化剂优选地基本上不含非沸石粘结剂。US 5098894涉及MFI型无粘结剂沸石，即，TSZ和ZSM-5。TSZ或ZSM-5的宏观结 构是通过将TSZ与硅石/氧化铝粘结剂的混合物模制成小球并使小球经受热液处理形成 的，由此获得无粘结剂沸石。日本公开的申请Kokai No 11 (1999)-228238公开了一种用于获得结晶的多孔结 构的方法，所述方法包括使用放电等离子烧结来模制不含模制助剂和烧结助剂的结晶的微 孔粉末。所述烧结在100°c至800°C的温度进行。本专利技术的一个目的是提供一种具有足够的机械强度而同时与初级沸石颗粒的性 能相比不使其性能(例如催化性能)明显劣化的沸石二级结构。另一个目的是提供一种具有足够机械强度的、基本上不含粘结剂(例如非沸石粘结剂)的沸石二级结构。又一目的 是提供一种具有足够机械强度的、基本上不含粘结剂的沸石二级结构，其用于烃类转化，尤 其是二甲苯的异构化，但不显著降低关于转化和/或选择性的性能。
技术实现思路
本专利技术涉及包含少于约10衬％的粘结剂并具有至少约0. 40MPa的抗拉强度的沸 石二级结构。所述二级结构的强度通过包括以下步骤的方法提供沸石初级颗粒(通常为 粉末形式)，在至少约5. OMPa的压力下以至少约10°C每分钟的加热速率将所述初级颗粒快 速加热至高于约800°C。所述沸石二级结构优选地用作多种烃转化工艺(包括裂解、烷基 化、脱烷基化、歧化、烷基转移、脱氢化、氢化裂解、异构化、脱蜡、低聚和重整)中的催化剂。附图说明图1通过在具有不同高度/直径比的圆柱体形状模具中快速加热一组ZSM-5沸石 初级颗粒制备的机械稳定的多孔小球。具体实施例方式本专利技术涉及包含少于约10衬％的由沸石初级颗粒形成的粘结剂的沸石二级结构， 其中所述二级结构的抗拉强度为约0.40MPa。许多沸石未见于自然界中，而是合成的产品。 这种用合成方法形成的沸石是通常为约0. 5 μ m至约20 μ m的颗粒，并在本文中称为初级颗 粒。当然，初级颗粒也包括上述尺寸范围内的天然存在的沸石。对于多种目的，沸石初级颗 粒并不是合适的，例如，原因是高的压降。因此，沸石初级颗粒经常被转变成宏观形式的二 级结构。沸石二级结构可以具有多种形式，并且比所述初级颗粒明显大，通常平均尺寸高于 约1mm。所述二级结构的形式取决于应用，包括但不限于细粒、小球、圆柱体形和圆盘。用作 固定床反应器中的催化剂的沸石二级结构可以具有不同的形式，包括环、球和复合形式。用 于固定床反应器的圆柱体形二级结构可以具有约3至50mm的直径和约1至约5的长径比。本文所用的沸石材料为微孔结晶铝硅酸盐。通过参考骨架密度(FD)，沸石材料可 以不同于密实网硅酸盐，骨架密度为每1000 A3的四面体配位的原子(T-原子)数目，如 在"Atlas of Zeolite Framework Types，，(Baeriocher,Meier, Olson,第五版)中公开的。 具有高于每1000人3约21个T-原子的骨架密度(FD)的铝硅酸盐具有密实四面体骨架，而 本专利技术的结晶的微孔铝硅酸盐材料具有每1000人3至多约21个T-原子的骨架密度(FD)。 因此，本文所用的沸石是指具有每1000 A3至多约21个T-原子的FD的结晶的微孔铝硅酸 盐，适宜地，所述FD为每1000 A 3约12至约21个T-原子。另外，以四面体配位的其他原 子可以存在于所述沸石晶体结构中，包括但不限于Ga、Ge、B、Be原子。沸石二级结构可以 是具有至少约90wt%的结晶形式铝硅酸盐的铝硅酸盐。适宜地，所述结晶铝硅酸盐为氢形 式和/或作为与金属离子的盐。另外，所述沸石骨架可以存在缺陷，例如非桥接的氧、空位、 介孔；并且T-原子的配位可以通过微孔中存在的物质来改变。沸石二级结构在许多应用中是令人期望的。沸石二级结构通常通过在形成所述二 级结构之前添加非沸石粘结剂材料来获得。非沸石粘结剂尤其为所述通常被性能降低抵消。常用的非沸石粘结剂是多种无定形材料，如氧化铝、硅石、二氧化钛 及各种类型的粘土。本专利技术的沸石二级结构包含少于10衬％的粘结剂，基于除一种/更多 种粘结剂之外的总沸石材料计。一种或更多种粘结剂在本文是指任意的非沸石材料。优选 地，所述沸石二级结构包含少于约5wt%的粘结剂，适宜地少于约lwt%。根据本专利技术的一 个实施方案，沸石结构基本上不含粘结剂或甚至不含粘结剂，即无粘结剂。不含粘结剂在本 文中意味着沸石中粘结剂的量低于粉末χ-射线衍射的检测限度。根据本专利技术，提供一种沸石二级结构，其包含少于约10衬％的粘结剂，且具有高强 度。另外，还确保了高度的抗磨损性。本文所用的抗拉强度是根据径向压缩测试(也称为 巴西测试(Brazilian test))测量的。利用两个平行的板来使试样经受径向压缩。抗拉强 度经计算为σ T = 2P/d · t · π，其中P =失效载荷(N)，d =试样直径(mm)，t =试样厚度 (mm)。根据本专利技术，所述二级沸石结构的抗拉强度为至少约0. 40MPa,至少约0. 45MPa,至少 约0. 50MPa,至少约0. 55MPa,至少约0. 60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从沸石初级颗粒获得的沸石二级结构，其包含少于约１０ｗｔ％的粘结剂，其中所述二级结构的抗拉强度为至少约０．４０ＭＰａ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得瓦西列夫，伦纳特贝格斯特伦，尼克拉斯赫丁，
申请(专利权)人：彼得瓦西列夫，伦纳特贝格斯特伦，尼克拉斯赫丁，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]