一种粒径可控的B-Al-ZSM-5沸石的制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种粒径可控的B-Al-ZSM-5沸石的制备方法及应用，采用硼源、铝源、硅源、碱源、无机盐、模板剂为原料，在反应体系中加入晶种，于晶化釜中晶化，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得出粒径为100nm-15μm的B-Al-ZSM-5沸石。本发明合成工艺简单，可回收合成过程中的废液进行循环利用，从而减少废水的排放，降低原料消耗和生产成本；通过向反应体系中加入ZSM-5、B-ZSM-5、Silicalite-1纳米沸石晶种的一种，可有效调节B-Al-ZSM-5沸石的粒径；将本发明所合成的B-Al-ZSM-5沸石用于催化甲醇合成丙烯反应，具有较高的丙烯选择性、甲醇转化率和催化剂寿命。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机化学合成【技术领域】，涉及一种硼铝分子筛的制备方法及应用，具 体涉及一种粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法及应用。 -种粒径可控的B-AI-ZSM-5沸石的制备方法及应用
【背景技术】
[0002] 丙烯作为一种重要的化工原料，广泛应用于聚丙烯、环氧丙烷、丙烯腈等化工产品 的生产过程中。目前丙烯主要由石油原料经蒸汽裂解或催化裂化获得，其价格受石油价格 影响。石油资源储量的不断减少和日益增长的丙烯市场需求使得开发不依赖石油的丙烯生 产工艺成为必需。甲醇制丙烯（MTP)技术因其可利用储量丰富的煤或天然气经甲醇制丙 烯，受到越来越多的关注。
[0003] ZSM-5沸石分子筛因为其良好的水热稳定性，较高的丙烯选择性和较强的抗积碳 能力，成为催化甲醇制丙烯反应的主要催化剂。研究表明，较小的沸石粒径和较高的硅铝比 对提高丙烯选择性有利，然而，目前合成小粒径的ZSM-5沸石存在着成本较高，步骤繁琐， 废液难以回收的难题。
[0004] CN102557066及CN102583433采用具有较弱酸强度的B-ZSM-5沸石做为母体，分别 经过硅酯改性和酸洗后用于催化甲醇制丙烯的反应，但存在废液排放污染环境、成本较高、 丙烯选择性不够高等问题。因此，如何降低ZSM-5沸石生产成本，减少废液排放，并提高丙 烯选择性和催化剂寿命，成为目前研究ZSM-5沸石的一个重点。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的不足之处，本发明提供了一种B-A1-ZSM-5沸石的合成方法， 通过在沸石合成过程中同时加入硼源和铝源，有效的调节了催化剂的强酸和弱酸分布；通 过向合成体系中加入纳米晶种，可以精确的控制B-A1-ZSM-5颗粒尺寸；通过回收合成过程 中的废液，降低了生产成本和污水排放，并将合成的B-A1-ZSM-5沸石用于催化甲醇制丙烯 反应中，具有较高的丙烯选择性和甲醇转化率。
[0006] 本发明所述的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，以硼酸、异丙醇铝、碱源、氯化钠、硅 溶胶、模板剂为原料，在反应体系中加入晶种，于晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得 B-A1-ZSM-5 沸石，所得 B-A1-ZSM-5 沸石的粒径为 100nm-15 μ m ;
[0007] 其中，所述碱源为氢氧化钠或乙胺；
[0008] 所述模板剂为正丁胺（NBA)或四丙基溴化铵；
[0009] 以纯物质的摩尔比计，硅溶胶中Si02 :硼酸中B203 :异丙醇铝中的A1203 :碱源：模 板剂：氯化钠：H20 = 1 :0· 005-0. 2 :0· 0005-0. 01 :0-2 :0-0· 6 :0-0· 7 :10-100 ;
[0010] 所述晶种为ZSM-5、B-ZSM-5、Silicalite-1纳米沸石晶种中的一种，晶种尺寸为 20-200nm，晶种加入量为反应体系中所含Si0 2总质量的0. OOOl-lOwt% ;
[0011] 所述Silicalite-1或ZSM-5或B-ZSM-5晶种的具体制备步骤为：
[0012] (1)将正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中，室温下搅拌1-3小时，滴加 溶剂I，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0013] (2)反应完成后将上述混合溶液装入晶化釜中，60-170°C下晶化1-5天，开釜后将 得到的沸石悬浊液不经任何处理直接当做晶种使用；
[0014] 其中，所述溶剂I为水或异丙醇铝的水溶液或硼酸的水溶液；
[0015] 其中，整个反应过程中，以纯物质的摩尔比计，正硅酸乙酯：异丙醇铝中的 A1203 (或 H3B03):四丙基氢氧化铵：H20 = 1:0-0.02:0.2-0.4:10-50。
[0016] 所述的B-A1-ZSM-5沸石的合成具体步骤为：
[0017] 室温下，将硼酸、异丙醇铝、碱源、氯化钠溶于水中，于30-50°C下搅拌溶解，加入硅 溶胶，搅拌〇.5-3h后，加入晶种、模板剂，搅拌0.5h，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥， 焙烧，得B-A1-ZSM-5沸石。
[0018] 或为：
[0019] 室温下，将模板剂、硅溶胶和水混合均匀，加入碱源的水溶液，搅拌l_2h后加入用 水溶解的硼源、铝源，继续搅拌〇. 5_3h后，加入晶种，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干 燥，焙烧，得B-A1-ZSM-5沸石。
[0020] 或为：
[0021] 室温下，将模板剂溶于硅溶胶中，加入碱源，搅拌l_2h后加入用水溶解的硼酸、 异丙醇铝，继续搅拌〇.5-3h后，加入晶种，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得 B_A1_ZSM_5 沸石。
[0022] 其中，所述合成过程中过滤和洗涤所得到的废液回收后，通过补加原料可进行再 次循环利用，大幅度降低了原料消耗和成产成本，同时减少了废液排放和环境污染。
[0023] 首先，发明人经过多次实验证明，本发明中所用原料，硅溶胶中Si02:硼酸中 B2〇3 :异丙醇铝中的 A1203 :碱源：模板剂：氯化钠：H20 = 1 :0. 005-0. 2 :0. 0005-0. 01 :0-2 : 0-0.6:0-0.7:10-100，原料摩尔比在此范围内既可以保证合成出8^1-25厘-5沸石，又不会 造成浪费。
[0024] 其中，所述硅溶胶所含Si02的质量分数为30% ;
[0025] 所述碱源为氢氧化钠或乙胺；
[0026] 所述模板剂为正丁胺（NBA)或四丙基溴化铵；
[0027] 所述氯化钠，起到电解质的作用，可以调节沸石的成核与晶化；
[0028] 其中，所述晶种可以为任何商品晶种，也可以为自制晶种，优选自制晶种，为了便 于选用合适尺寸的晶种，本发明的晶种采用自制的方法，本发明所使用自制晶种为ZSM-5、 B-ZSM-5、Silicalite-1纳米沸石晶种中的一种。
[0029] 本发明中Silicalite-1、ZSM-5、B-ZSM-5纳米沸石晶种晶种的合成在现有技术 (纳米催化材料的有序组装设计与应用，复旦大学，2007, P65)的基础上通过不断地实验摸 索获得的，其具体制备步骤为：
[0030] (1)将正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中，室温下搅拌1-3小时，滴加 溶剂I，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0031] (2)反应完成后将上述混合溶液装入晶化釜中，60-170°C下晶化1-5天，开釜后将 得到的沸石悬浊液不经任何处理直接当做晶种使用；
[0032] 其中，所述溶剂I为水或硼酸或异丙醇铝的水溶液；
[0033] 其中，整个反应过程中，以纯物质的摩尔比计，TE0S:A1203 (或h3bo3) :tpaoh:h2o = 1:0-0. 02:0. 2-0. 4:10-50。
[0034] 通过调节物料比例与晶化条件，可以控制晶种粒径。并且所使用的晶种不会将新 的元素引入所制备的产物中。研究结果表明，B-A1-ZSM-5沸石的粒径随晶种加入量的增 加而减小，但考虑到成本，本发明中晶种加入量为硅源中Si0 2质量的0. 0001-10wt%，优选 0. 0001-5wt%。由于晶种尺寸越小合成的沸石粒径就会越小，为制备粒径大小合适的沸石， 本发明中选用晶种尺寸为20-200nm。
[0035] 经发明人多次实验证明，在B-A1-ZSM-5沸石的制备过程中，向晶化釜中加入晶种 后，所述晶化时间为l-5d，晶化温度为80-200°C，温度过高或过低，时间过长或过短都将会 影响样品的结晶度。
[0036] 所述焙烧温度为500-600°C，温度太低不能使模板剂完全脱除，温度太高容易破 坏沸石骨架；焙烧时间为2-10h，时间过短模板剂不能完全烧除，时间过长容易破坏沸石骨 架，同时浪费资源。
[0037] 将本发明所合成的B-A1-ZSM-5沸石用于催化甲醇制丙烯反应中，其具体步骤为：
[0038] 将合成的B-A1-ZSM-5沸石使用氧化铝挤条成型，经过0. 4M硝酸铵水溶液室温交 换3次，使用2M无机酸洗后用于甲醇制丙烯反应。
[0039] 其中，所述无机酸为盐酸或硫酸或硝酸或磷酸。
[0040] 综上所述，本发明的优点为：合成工艺简单，可回收合成过程中的废液循环利用， 减少废水的排放，降低原料消耗和生产成本；在反应体系中同时加入硼源和铝源，有效的 调节了催化剂强酸中心和弱酸中心的含量；在反应体系中加入晶种，可得到较小粒径的 B-A1-ZSM-5沸石；将本发明所合成的B-A1-ZSM-5沸石用于催化甲醇合成丙烯反应，具有较 高的丙烯选择性和甲醇转化率。
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1为实施例1合成的B-A1-ZSM-5沸石的XRD图谱；
[0042] 图2为实施例8样品的SEM图片；
[0043] 图3为实施例9样品的SEM图片；
[0044] 图4实施例10、14、15、16样品颗粒SEM ;
[0045] 图5为实施例10、14、15、16样品颗粒尺寸随晶种加入量的关系曲线；
[0046] 图6中a-d分别对应比较例1及实施例14、17、18样品SEM ;
[0047] 图7为实施例14、17、18样品颗粒尺寸随晶种粒径的关系曲线；
[0048] 图8为实施例14样品催化甲醇制丙烯反应的结果，其反应条件为：反应温度： 500°C，反应压力：常压，甲醇质量空速dtT1，反应物中水和甲醇的摩尔比：5:1 ;
[0049] 图9为比较例1样品催化甲醇制丙烯反应的结果，其反应条件为：反应温度： 500°C，反应压力：常压，甲醇质量空速dtT 1，反应物中水和甲醇的摩尔比：5:1。
【具体实施方式】
[0050] 实施例1
[0051] 将24. 7g硼酸、0· 204g异丙醇铝、5. 20g氢氧化钠、40. 9氯化钠加入400g水中，在 45°C水浴锅中搅拌溶解，加入200g硅溶胶，继续搅拌2h，依次加入18. 7g的Silicalite-1 晶种（晶种加入量为3wt%，此处的3wt%为晶种悬浊液中二氧化硅的质量占整个合成体 系中二氧化硅总质量的比例，以下晶种加入量均依此计算）和14. 6g正丁胺，搅拌0. 5h后 装入晶化釜中，170°C搅拌晶化3天。所用原料，以纯物质的摩尔比计，硅源中Si02:硼源中 B203 :铝源中的 A1203 :碱源：模板剂：无机盐：H20 = 1 :0. 2 :0. 0005 :0. 13 :0. 2 :0. 7 :30。
[0052] 经过滤，洗涤，干燥，500°C焙烧2h后得到B-A1-ZSM-5。
[0053] 其中，所述的Silicalite-1晶种的具体制备步骤为：
[0054] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（293g，25wt % TPA0H+42g水），室温下搅拌3小时，加入80g水，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0055] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，80°C下晶化3天，开釜后将得到的沸石悬浊液 不经任何处理直接当做晶种使用；
[0056] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPA0H :H20 = 1 :0· 36 :19,所 制得晶种的粒径为70nm。
[0057] 图1为样品的XRD图谱，从图中可以看出样品具有MFI结构。
[0058] 实施例2
[0059] 以B-ZSM-5为晶种，晶种加入量为18. 8g(3wt% )。其余与实施例1相同。
[0060] 晶种的具体制备步骤为：
[0061] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（293g，25wt % TPA0H+42g水），室温下搅拌3小时，加入硼酸水溶液（2. 47g硼酸+80g水），室温下反应12 小时，得混合溶液；
[0062] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，60°C下晶化5天，开釜后将得到的沸石悬浊液 不经任何处理直接当做晶种使用；
[0063] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :B203 :TPA0H :H20 = 1 :0. 02 : 0· 36 :19,所制得晶种的粒径为20nm。
[0064] 实施例3
[0065] 以ZSM-5为晶种，晶种加入量为18. 9g(3Wt% )。其余与实施例1相同。
[0066] 晶种的具体制备步骤为：
[0067] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（293g，25wt % TPA0H+42g水），室温下搅拌3小时，加入异丙醇铝水溶液（8. 17g异丙醇铝+80g水），室温 下反应12小时,得混合溶液；
[0068] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，170°C下晶化1天，开釜后将得到的沸石悬浊 液不经任何处理直接当做晶种使用；
[0069] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :A1203 :TPA0H :H20 = 1 :0. 02 : 0· 36 :19,所制得晶种的粒径为200nm。
[0070] 实施例4
[0071] 以Silicalite-Ι为晶种，晶种加入量为12. 9g(3wt% )。其余与实施例1相同。
[0072] 晶种的具体制备步骤为：
[0073] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（163g，25wt% TPA0H+42g水），室温下搅拌3小时，加入16g水，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0074] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，80°C下晶化3天，开釜后将得到的沸石悬浊液 不经任何处理直接当做晶种使用；
[0075] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPA0H :H20 = 1 :0. 2 :10,所制 得晶种的粒径为l〇〇nm。
[0076] 实施例5
[0077] 以Silicalite-Ι为晶种，晶种加入量为35. 7g(3wt% )。其余与实施例1相同。
[0078] 晶种的具体制备步骤为：
[0079] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（325g，25wt % TPA0H+156g水），室温下搅拌3小时，加入500g水，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0080] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，80°C下晶化3天，开釜后将得到的沸石悬浊液 不经任何处理直接当做晶种使用；
[0081] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPA0H :H20 = 1 :0. 4 :50,所制 得晶种的粒径为50nm。
[0082] 实施例6
[0083] 将0.62g硼酸、4.08g异丙醇铝加入1660g水中，在45°C水浴锅中搅拌溶解，加入 20(^硅溶胶，继续搅拌211，依次加入62.385丨1丨(^1^6-1晶种（10被％，制备方法同实施 例1)和43. 9g正丁胺，搅拌0. 5h后装入晶化釜中，200°C搅拌晶化1天，所用原料，以纯物 质的摩尔比计，硅溶胶中Si02 :硼酸中B203 :异丙醇铝中的A1203 :碱源：模板剂：氯化钠：H20 =1 :0. 005 :0. 01 6 :0 :100。
[0084] 实施例7
[0085] 将12. 4g硼酸、0· 41g异丙醇铝、5. 2g氢氧化钠、23. 4g氯化钠加入400g水中，在 45°C水浴锅中搅拌溶解，加入200g硅溶胶，继续搅拌2h，依次加入62. 3gSilicalite-l晶种 (10wt %，制备方法同实施例1)，搅拌0. 5h后装入晶化釜中，80°C搅拌晶化5天，所用原料， 以纯物质的摩尔比计，硅溶胶中Si02 :硼酸中B203 :异丙醇铝中的A1203 :碱源：模板剂：氯化 钠：H20 = 1 :0· 1 :0· 001 :0· I3 :0 :0· 4 :3〇。
[0086] 实施例8
[0087] 使用ICP检测实施例1中过滤和洗涤过程中产生废液的成份，Na含量为19. 81g/ L，B含量为8. 164g/L。将废液用于B-A1-ZSM-5沸石的合成中，具体方法如下：
[0088] 取383ml废液，向其中补充65ml水，32. 19g氯化钠，13. 02g硼酸，0· 3g异丙醇铝， 待溶解后，加入208ml硅溶胶，继续搅拌2h，依次加入18. 8g的B-ZSM-5晶种（3wt% )和 26. 8ml正丁胺，搅拌0. 5h后装入晶化釜中，170°C晶化3天。
[0089] 经过滤，洗涤，干燥，600°C焙烧10h后得到B-A1-ZSM-5。
[0090] 其中，所述的晶种的具体制备步骤为：
[0091] (1)将208g正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中（293g，25wt % TPA0H+42g水），室温下搅拌3小时，加入硼酸水溶液（2. 47g硼酸+80g水），室温下反应12 小时，得混合溶液；
[0092] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，170°C下晶化1天，开釜后将得到的沸石悬浊 液不经任何处理直接当做晶种使用；
[0093] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :B203 :TPA0H :H20 = 1 :0. 02 : 0· 36 :19,所制得晶种的粒径为200nm。
[0094] 图2为样品的SEM图片，结果表明回收母体的策略可行。
[0095] 实施例9
[0096] 先将160g四丙基溴化铵，200g娃溶胶和120g水混合均勻后，分别向混合液中滴加 氢氧化钠水溶液（24g氢氧化钠溶于500g水）、硼酸及异丙醇铝水溶液（24. 7g硼酸和0. 82g 异丙醇铝溶于500g水）后继续搅拌2h，加入0· 000623g晶种（晶种加入量为0· OOOlwt%， 制备方法与实施例1相同），装入晶化釜中，170°C晶化3天。所用原料，以纯物质的摩尔比 计，娃溶I父中Si0 2 :砸酸中B203 :异丙醇错中的A1203 :喊源：|旲板剂：氣化纳：H20 = 1 :0· 2 : 0. 002 ：0. 6 ：0. 6 ：0 ：70〇
[0097] 经过滤，洗涤，干燥，540°C焙烧4h后得到B-A1-ZSM-5。
[0098] 图3为样品的SEM图片，结果表明合成的样品是由50-100nm的沸石晶粒团聚而 成。
[0099] 实施例10
[0100] 先将39. 9g四丙基溴化铵溶于200g硅溶胶中，向混合液中分别滴加66. 7g乙胺、 硼酸和异丙醇铝的水溶液（9. 89g硼酸和0. 82g异丙醇铝溶于133. 6g水），继续搅拌2h加 入0. 623gSilicalite-l晶种（0. lwt% )，封荃，17(TC晶化3天。所用原料，以纯物质的摩 尔比计，娃溶I父中Si02 :砸酸中B203 :异丙醇错中的A1203 :喊源：|旲板剂：氣化纳：H20 = 1 : 0. 08 ：0. 002 ：1, 48 ：0. 15 ：0 ：15, 2〇
[0101] 经过滤，洗涤，干燥，540°C焙烧4h后得到B-A1-ZSM-5。
[0102] 其中，所述的Silicalite-1晶种的具体制备步骤为：
[0103] (1)将正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中，室温下搅拌3小时，加入剩 余的水，室温下反应12小时，得混合溶液；
[0104] (2)将上述混合溶液装入晶化釜中，80°C下晶化3天，开釜后将得到的沸石悬浊液 不经任何处理直接当做晶种使用；
[0105] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPA0H :H20 = 1 :0. 36 :19,所 制得晶种的粒径为70nm。
[0106] 实施例11
[0107] 先将39. 9g四丙基溴化铵溶于200g硅溶胶中，向混合液中分别滴加90. 2g乙胺、 硼酸和异丙醇铝的水溶液（24. 7g硼酸和0. 82g异丙醇铝溶于133. 6g水），继续搅拌2h加 入0.62385111(^1^6-1晶种（晶种加入量为0.1被％，制备方法与实施例10相同），封釜， 170°C晶化3天，所用原料，以纯物质的摩尔比计，硅溶胶中Si0 2:硼酸中B203 :异丙醇铝中的 A1203 :碱源：模板剂：氯化钠：H20 = 1 :0. 2 :0. 002 :2 :0. 15 :0 :15. 2。
[0108] 实施例12
[0109] Silicalite-1晶种加入量为0.000623g((X 0001wt% )，其余与实施例10相同。
[0110] 实施例13
[0111] Silicalite-1晶种加入量为3. 12g(0.5wt% )，其余与实施例10相同。
[0112] 实施例14
[0113] Silicalite-Ι晶种加入量为6. 23g(lwt% )，其余与实施例10相同。
[0114] 实施例15
[0115] Silicalite-1晶种加入量为31.2g(5wt% )，其余与实施例10相同。
[0116] 实施例16
[0117] Silicalite-1晶种加入量为62.3g(10wt% )，其余与实施例10相同。
[0118] 图4实施例10、14、15、16样品颗粒SEM，图5为实施例10、14、15、16样品颗粒尺寸 随晶种加入量的关系曲线，从结果可知随着晶种加入量增加，样品颗粒尺寸减小。此外，根 据此关系曲线，可以控制合成不同粒径大小的B-A1-ZSM-5沸石。
[0119] 实施例17
[0120] Silicalite-1晶种的制备方法如下所述，其余与实施例14相同。
[0121] 所述的Silicalite-1晶种的具体制备步骤为：
[0122] (1)称取70g四丙基氢氧化铵溶液（25wt% )，加入30g蒸馏水，搅拌均匀得混合溶 液；
[0123] (2)将上述混合溶液加入50g正硅酸乙酯，35°C搅拌过夜，100°C晶化3天，开釜后 将得到的沸石悬浊液不经任何处理直接当做晶种使用。
[0124] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPA0H :H20 = 1 :0. 36 :19,所 制得晶种的粒径为ll〇nm。
[0125] 实施例18
[0126] Silicalite-1晶种的制备方法如下所述，其余与实施例14相同。
[0127] 所述的Silicalite-1晶种的具体制备步骤为：
[0128] (1)称取70g四丙基氢氧化铵溶液（25wt% )，加入30g蒸馏水，搅拌均匀得混合溶 液；
[0129] (2)将上述混合溶液加入加入50g正硅酸乙酯，35°C搅拌过夜，120°C晶化3天，开 釜后将得到的沸石悬浊液不经任何处理直接当做晶种使用。
[0130] 其中，晶种制备过程中，以纯物质的摩尔比计，TEOS :TPAOH :H20 = 1 :0. 36 :19,所 制得晶种的粒径为140nm。
[0131] 图6中a-d分别对应比较例1及实施例14、17、18样品SEM，图7为实施例14、17、 18样品颗粒尺寸随晶种粒径的关系曲线，从结果可知随着晶种粒径增加，样品颗粒尺寸增 力口。此外，根据此关系曲线，可以控制合成不同粒径大小的B-A1-ZSM-5沸石。
[0132] 比较例1
[0133] 装釜前不加入晶种，其余与实施例10相同。
[0134] 实验例1
[0135] 分别将实施例14和比较例1所合成的B-A1-ZSM-5沸石使用氧化铝挤条成型，经 过0. 4M硝酸铵水溶液室温交换3次，使用2M盐酸洗后用于甲醇制丙烯反应。
[0136] 图8为实施例14样品催化甲醇制丙烯反应的结果，结果表明加入lwt%的纳米 Si 1 icalite-Ι晶种，晶化后，合成的B-A1-ZSM-5催化甲醇制丙烯反应700小时内不失活，这 是因为加入晶种后，合成的B-A1-ZSM-5粒径较小，使催化剂有更多的孔口暴露出来，缩短 了产物在孔道中的停留时间，抑制了积碳的产生；同时，小粒径沸石增加了晶间孔，使催化 剂具有较强的容碳能力。
[0137] 图9为比较例1样品催化甲醇制丙烯反应的结果，结果表明不加入晶种合成的 B-A1-ZSM-5催化甲醇制丙烯反应10小时即开始失活。
【权利要求】
1. 一种粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，以硼酸、异丙醇铝、碱源、氯化钠、硅 溶胶、模板剂为原料，其特征在于：在反应体系中加入晶种，于晶化釜中，晶化，过滤，洗涤， 干燥，焙烧，得B-A1-ZSM-5沸石，所得B-A1-ZSM-5沸石的粒径为100nm-15 μ m ; 其中，所述碱源为氢氧化钠或乙胺； 所述模板剂为正丁胺或四丙基溴化铵； 以纯物质的摩尔比计，硅溶胶中Si02 :硼酸中B203 :异丙醇铝中的A1203 :碱源：模板剂： 氯化钠：H20 = 1 :0· 005-0. 2 :0· 0005-0. 01 :0-2 :0-0· 6 :0-0· 7 :10-100 ; 所述晶种为ZSM-5、B-ZSM-5、Silicalite-Ι纳米沸石晶种中的一种，晶种尺寸为 20-200nm，晶种加入量为反应体系中所含Si02总质量的0. OOOl-lOwt% ; 所述Silicalite-1或ZSM-5或B-ZSM-5晶种的具体制备步骤为： (1) 将正硅酸乙酯加入到四丙基氢氧化铵的水溶液中，室温下搅拌1-3小时，滴加溶剂 I，室温下反应12小时，得混合溶液； (2) 反应完成后将上述混合溶液装入晶化釜中，60-170°C下晶化1-5天，开釜后将得到 的沸石悬浊液不经任何处理直接当做晶种使用； 其中，所述溶剂I为水或异丙醇铝的水溶液或硼酸的水溶液； 其中，整个晶种的反应过程中，以纯物质的摩尔比计，正硅酸乙酯：异丙醇铝中的 Al2〇3(或 H3B〇3):四丙基氢氧化铵：Η20 = 1:0-0.02:0.2-0.4:10-50。
2. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：其具 体制备步骤为： 室温下，将硼酸、异丙醇铝、碱源、氯化钠溶于水中，于30-50°C下搅拌溶解，加入硅溶 胶，搅拌〇. 5-3h后，加入晶种、模板剂，搅拌0. 5h，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥，焙 烧，得B~Al-ZSM-5沸石。
3. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：其具 体制备步骤为： 室温下，将模板剂、硅溶胶和水混合均匀，加入碱源的水溶液，搅拌l_2h后加入用水溶 解的硼源、铝源，继续搅拌〇.5-3h后，加入晶种，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥，焙 烧，得B~Al-ZSM -5沸石。
4. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：其具 体制备步骤为： 室温下，将模板剂溶于硅溶胶中，加入碱源，搅拌l_2h后加入用水溶解的硼酸、异 丙醇铝，继续搅拌0. 5-3h后，加入晶种，装入晶化釜中，晶化，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得 B_A1_ZSM_5 沸石。
5. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：所述 晶种加入量为反应体系中所含Si0 2总质量的0. 0001-5wt%。
6. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：所述 加入晶种后的晶化时间为l-5d，晶化温度为80-200°C。
7. 根据权利要求1所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特征在于：所述 焙烧温度为500-600°C，焙烧时间为2-10h。
8. 根据权利要求1或2或3或4所述的粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的制备方法，其特 征在于：合成过程中过滤和洗涤所产生的废液通过补加原料，可进行再次循环利用。
9. 一种权利要求1或2或3或4所述粒径可控的B-A1-ZSM-5沸石的用途，将其用于催 化甲醇制丙烯反应，其中，将合成的B-A1-ZSM-5沸石使用氧化铝挤条成型，经过0.4M硝酸 铵水溶液室温交换3次，使用2M无机酸洗后用于甲醇制丙烯反应，所述无机酸为盐酸或硫 酸或硝酸或磷酸。
【文档编号】B01J29/40GK104098110SQ201410322939
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】牟庆平, 郭新闻, 侯晓峰, 代成义, 栾波, 刘民, 张安峰, 袁海东, 姚刚 申请人:黄河三角洲京博化工研究院有限公司, 大连理工大学