一种全硅分子筛及其合成方法_2

文档序号:8242115阅读:来源:国知局
_m),其中R4为具有1?4个碳原子 的烷基,m= 1、2或3。所述的脂肪胺例如乙胺、正丁胺、丁二胺或己二胺中的一种或多种; 所述的芳香胺是指具有一个芳香性取代基的胺,例如苯胺、甲苯胺、对苯二胺中的一种或多 种;所述的醇胺例如单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种。
[0027] 所述的模版剂,可以为包括有机季铵碱,例如可以是有机季铵碱或者是包括有机 季铵碱的混合物例如为有机季铵碱和有机胺的混合物、有机季铵碱和有机季铵盐的混合 物、或者有机季铵碱和有机季铵盐以及有机胺的混合物。优选情况下,有机季铵碱与以SiO2 计的硅源的摩尔比为〇. 05?0. 36:1,例如为0. 05?0. 2:1,有机胺与以SiO2计的硅源的 摩尔比为0?0. 45 :1,例如为0?0. 35:1,或者为0. 05?0. 25:1,有机季铵盐与以SiO2计 的硅源的摩尔比为O?0. 45:1,例如为0. 05?0. 3:1。一种实施方式,所述的模板剂中包 括有机碱,包括有机季铵化合物,模板剂中引入的有机碱与硅源的摩尔比不低于〇. 05:1例 如为0. 05?0. 45; 1,所述的有机碱为有机季铵碱和/或有机胺;有机季铵化合物与与硅源 的摩尔比不低于0. 05:1,例如为0. 05?0. 45:1,所述的有机季铵化合物为有机季铵碱和/ 或有机季铵盐。
[0028] 所述的有机季铵碱例如四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵中的 一种或多种的混合物;所述的有机季铵盐例如四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四乙基溴化 铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵或四乙基氯化铵中的一种或多种。
[0029] -种实施方式,所述的全硅分子筛为S-I分子筛,所述的模版剂为四丙基氢氧化 铵或者为四丙基氢氧化铵与选自有机胺、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵中的一种或多种所 组成的混合物。
[0030] 一种实施方式,所述的全硅分子筛为S-2分子筛,所述的模板剂为四丁基氢氧化 铵或者为四丁基氢氧化铵和选自有机胺的混合物、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的一种 或多种所组成的混合物。
[0031] 一种实施方式,所述的全硅分子筛为全硅beta分子筛(全硅3分子筛),所述的模 板剂为四乙基氢氧化铵或者为四乙基氢氧化铵与选自四乙基溴化铵、四乙基氯化铵和有机 胺中的一种或多种组成的混合物。
[0032] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(1)中所述的有机硅源为有机硅脂,所述 的有机硅酯,其通式为Si(0R1) 4,R1选自具有1?6个碳原子的烷基例如R1为C1-C4的烷基, 所述的烷基可以是支链烷基或直链烷基。所述的有机硅脂例如硅酸四甲脂、硅酸四乙酯、硅 酸四丁酯、二甲基二乙基硅酯中的一种或多种;其中优选硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、二甲基 二乙基硅酯中的一种或多种。本发明所说的固体硅源为高纯度的二氧化硅固体或者粉末, 例如可以是白炭黑和/或者高纯度硅胶。优选情况下,以干基重量为基准所述固体硅源SiO2 含量不低于99. 99重量%,且Fe、Al和Na杂质的质量含量(以元素计)小于IOppm;例如SiO2 含量为99. 99?100重量%,通常为大于99. 99且小于100重量%。所述的固体硅源可以是高 纯度硅胶和/或白炭黑,优选白炭黑,其中所述高纯度硅胶中SiO2含量优选大于等于99. 99 重量%例如为大于99. 99重量%且小于100重量%,且以元素计Fe、Al和Na杂质的质量含 量小于lOppm。所述白炭黑的比表面积优选介于50-400m2/g之间,以白炭黑的干基重量为 基准,所述白炭黑中SiO2含量优选大于等于99. 99重量%例如为99. 99?100重量%例如 为大于99. 99重量%且小于100重量%,所述白炭黑中Fe、Al和Na杂质的总质量含量小于 lOppm。所述白炭黑可以商购,或者按照现有方法制备,例如按照专利CN200910227646. 2提 供的方法制备,一种制备方法是将四氯化硅与氢气和氧气发生燃烧反应得到。
[0033] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(1)中所述的无机铵源为无机铵盐和/ 或氨水,所述的无机铵盐例如氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中得到一种或多种。所述的无机铵源 优选为氨水,以NH4+计的氨水与以SiO2计的硅源(以所述有机硅源和所述固体硅源总量计) 的摩尔比为〇? 01?〇? 1:1,例如为〇? 01?〇? 07:1进一步为0? 01?0? 05:1。
[0034] 本发明提供的的全硅分子筛合成方法中,步骤(1)中将模板剂、有机硅源、无机铵 源和水按混合,所得到的混合物在〇?150°c例如20?KKTC例如50?95°C搅拌至少10 分钟,以使有机硅源水解,并降低所得混合物中的一元醇含量,即进行水解赶醇。通常搅拌 时间为10?3000分钟,例如为2?30小时。通过水解赶醇,得到澄清透明的有机硅水解 液。通常步骤(1)得到的混合物中有机硅源水解产生的一元醇的质量含量不高于lOppm。 优选步骤1的产物中一元醇的质量含量不超过lOppm。
[0035] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(2 )中,将步骤(1)所得产物老化,所述 老化为在室温下将步骤(1)所得产物静置1?60小时。所述室温为15?40°C;老化时间 为1?60小时例如为3?50小时优选3?15小时。老化过程中不进行搅拌,将所述物料 即步骤(1)所得产物静置。
[0036] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(3)中将步骤(2)得到的老化产物与固 体硅源混合,以SiO2计,步骤(2)得到的产物与固体硅源的摩尔比为1:0. 1?10 (即有机 硅源和固体硅源的摩尔比),例如可以是1:0. 2?9,可以是1:1?9,或者是1:2?8或者 是1:3?7。本发明提供的全硅分子筛合成方法,可以使用较高比例的固体硅源,从而可以 提高晶化产物的固含量,从而在合成反应釜不变的情况下提高单次合成的产量。得到的产 物较现有使用固体硅源的合成方法得到的产物晶粒更小,可以达到全部使用有机硅源的晶 粒大小水平,甚至晶粒大小可以更小。将步骤(2)得到的老化产物与固体硅源混合,搅拌均 匀,通常搅拌至少15分钟,例如搅拌0. 5?5小时。
[0037] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(3)所述晶化,晶化的温度为110? 200°C,晶化压力为自生压力,晶化的时间为2小时?20天,通常所述晶化的时间为0. 5? 20天,例如晶化时间为0. 5?10天或0. 5?6天,进一步步骤(3)所述的晶化的温度为 140?180°C例如为160?180°C,晶化时间为0. 5?6天例如为0. 5?3天。晶化压力为自 生压力。所述晶化例如可以在不锈钢搅拌釜中进行。晶化升温可以采用一段升温的方式也 可以采用多段升温方式。升温速率可按照现有晶化升温方法进行,例如为〇. 5-l°C/min。所 述晶化可以在不锈钢搅拌釜中进行。一种实施方式,所述晶化的晶化温度为160?180°C, 晶化时间为〇. 5?6天例如0. 5?3天,晶化压力为自生压力。一种实施方式,步骤(3)所 述的晶化为:在100?130°C例如110?130°C下晶化0. 5?1. 5天,然后在160?180°C 下晶化1?3天,晶化压力为自生压力。
[0038] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,步骤(3)中所述回收全硅分子筛为现有方法, 包括将晶化产物过滤、洗涤和焙烧或者将晶化产物过滤、洗涤、干燥然后焙烧。过滤的目的 为将晶化得到的全硅分子筛与晶化母液分离,洗涤的目的是洗去吸附在分子筛颗粒表面的 含硅的模版剂溶液例如TPAOH溶液,例如可以在温度为室温?50°C,分子筛与水的重量比 1:1?20例如1: (1-15)下进行混合洗涤或淋洗。干燥的目的是除去分子筛中的大部分水 分,以降低焙烧时候的水分蒸发量,干燥的温度可以为100?200°C。焙烧的目的是除去分 子筛中的模板剂,例如所述的焙烧的温度为350?650°C,焙烧时间为2-10小时。通过回收 得到本发明所提供的全硅分子筛产品。
[0039] 本发明提供的全硅分子筛合成方法中,步骤(3)回收得到的全硅分子筛还可经过 进一步处理,即本发明提供的全硅分子筛合成方法,还可以包括步骤(4):
[0040] 将步骤(3)得到的全硅分子筛与有机碱、水按照1 :0. 02?0. 5 :2?50的摩尔比形 成混合物,在密闭反应釜中和自生压力下于100?200°C例如100?150°C或120?200°C 晶化0. 1?10天例如0. 5?8天,然后回收产品。全娃分子筛:有机碱:水的摩尔比优选 为1:0. 05?0. 2:2?20。优选,步骤(4)在有机季铵碱溶液中晶化处理步骤(3)得到的全 硅分子筛,然后回收全硅分子筛,其中所述分子筛(以SiO2计)与有机季铵碱的摩尔比例为 1:0. 02?0. 5例如为1:0. 05?0. 2,以SiO2计的所述分子筛与水的摩尔比为1:2?50例 如为1:2?20或1 :5?10,晶化温度为120?200°C,时间为0.5?8天,晶化压力为自 生压力。优选,步骤(4)所述的晶化温度为150-200°C,晶化时间为0. 5?6天。回收方法 为现有方法,可参照步骤(3)所述的回收方法,通常包括将晶化产物过滤、洗涤、干燥然和焙 烧。所述的有机碱为有机季铵碱和/或有机胺,所述的有机季铵碱例如四丙基氢氧化铵、四 丁基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵中的一种或多种的混合物;所述的有机胺为脂肪胺、芳香 胺和醇胺中的一种或多种,所述的脂肪胺(本发明也称脂肪胺类化合物),其通式为R3 (NH2) n,其中R3为具有1?4个碳原子的烷基或者亚烷基,n= 1或2 ;所述的醇
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