一种脱铝H-ZSM-34分子筛及其制备方法与流程

文档序号:15745441发布日期:2018-10-23 23:05阅读:411来源:国知局

本发明涉及能源催化领域,具体涉及一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛及其制备方法。

“三烯”(即乙烯、丙烯和 1,3–丁二烯,三种低碳烯烃)是重要的化工基础原料,在化工生产中占据着举足轻重的位置,与人类的衣食住行息息相关。乙烯是发展石油化工具有代表性的有机原料,在石油化工生产中占主导地位,主要用于生产聚乙烯、环氧乙烷等。丙烯可用于生产聚丙烯,环氧丙烷,丙酮,异丙醇,苯酚,甘油等重要化工产品,是现代社会经济发展不可或缺的化工生产原料,然而目前制备丙烯的效率较低,导致供不应求,因此需要开发高效的生产乙烯和丙烯的方法。

目前卤代甲烷制丙烯的生产路径已经成熟,卤代甲烷制丙烯需要分子筛催化剂,这种方法虽然提高了乙烯和丙烯的产率,但由于分子筛催化剂的孔道结构、酸性等原因,使其容易失活,因此制备催化寿命长、稳定性好、催化性能高的分子筛催化剂尤为重要。



技术实现要素:

本发明为克服现有分子筛催化剂的不足而提供了一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛的制备方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是,一种脱铝分子筛H-ZSM-34的制备方法,包括以下步骤:

①晶种溶液的制备:将铝源、碱源、硅源依次加入到水中,搅拌,将混合物陈化得到澄清的晶种溶液;

②将氢氧化钠、水溶硅胶依次加入到水中,搅拌,再依次加入硫酸铝晶体和步骤①所得晶种溶液,室温下搅拌2小时,转入聚四氟乙烯釜,120℃晶化7d,出釜,抽滤洗涤,干燥,550℃焙烧6小时 ,得到 Na-ZSM-34;

③将Na-ZSM-34按固液比1:20(g/mL) 加入到硝酸铵溶液中搅拌,抽滤洗涤,干燥;重复操作四次(四次铵交换)后得到 NH4-ZSM-34;

④ 将NH4-ZSM-34 加入到Na2H2EDTA溶液中,回流搅拌,冷却,抽滤洗涤,将得到的固体干燥;

⑤经空气焙烧得到脱铝H-ZSM-34分子筛。

优选的,所述步骤①中铝源为偏铝酸钠,碱源为氢氧化钠和氢氧化钾,硅源为水溶硅胶。

优选的,所述步骤③中硝酸铵溶液为1mol/L的硝酸铵溶液。

优选的,所述步骤④中Na2H2EDTA溶液浓度不大于0.3mol/L。

优选的,所述步骤⑤中空气焙烧的温度为550℃。

优选的,步骤①中晶种溶液的摩尔组成为n (Al2O): n(Na2O): n(K2O):n(SiO2):n(H2O) =1:5.1:9.13:10.54: 129.98。

本发明相对于现有技术产生的有益效果是:制得的脱铝H-ZSM-34分子筛具有独特的孔道结构,适宜的酸性,良好的稳定性以及较大的比表面积,是氯代甲烷制丙烯反应中潜在的优异催化剂。除此之外还可以用于烃类的催化,应用范围广泛。本发明所制得的脱铝H-ZSM-34分子筛在氯代甲烷制丙烯反应中氯代甲烷中转化率为73.7%,乙烯和丙烯选择性之和为70.3%,乙烯和丙烯收率之和为51.8%。并在7h内没有失活现象。并且该方法具有工艺简单、操作简便、生产效率高的优点。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。以下实施例所用的水溶硅胶购自于青岛海洋化工有限公司,商品名:JN-40,碱性40%纯度硅溶胶。

实施例1

一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛的制备方法,包括以下步骤:

①将 3.5 g NaAlO2,7 g NaOH,22 g KOH,67.5 g水溶硅胶依次加入到 100 m L 水中,搅拌 0.5 h,将混合物陈化 3天,得到澄清的晶种溶液;

②将 5.54 g NaOH,28.85 g水溶硅胶依次加入到 83 m L水中,搅拌5 h,再依次加入 2.71 g Al2(SO4)3·18H2O 和 10m L 晶种溶液,室温下搅拌2小时,转入聚四氟乙烯釜,120℃晶化7d,出釜,抽滤洗涤,干燥,550℃焙烧6小时 ,得到 Na-ZSM-34;

③将Na-ZSM-34按固液比1:20 加入到1mol/L硝酸铵溶液中搅拌,抽滤洗涤,干燥,重复操作四次后得到 NH4-ZSM-34;

④将2g NH4-ZSM-34 加入到40 mL 0.05mol/L的Na2H2EDTA溶液中,回流搅拌,冷却,抽滤洗涤,将得到的固体干燥;

⑤经空气焙烧得到脱铝H-ZSM-34分子筛。

将实施例1制备的脱铝 H-ZSM-34 分子筛催化剂用于氯代甲烷制丙烯的反应,氯代甲烷中转化率可达87.6%,乙烯和丙烯选择性之和可达51.1%,乙烯和丙烯收率之和可达44.8%,并在7h内没有失活现象。

实施例2

一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛的制备方法,包括以下步骤:

①将 3.5 g NaAlO2,7 g NaOH,22 g KOH,67.5 g 水溶硅胶依次加入到 100 m L 水中,搅拌 0.5 h,将混合物陈化 3天,得到澄清的晶种溶液;

②将 5.54 g NaOH,28.85 g水溶硅胶依次加入到 83 m L水中,搅拌5 h,再依次加入 2.71 g Al2(SO4)3·18H2O 和 10m L 晶种溶液,室温下搅拌2小时,转入聚四氟乙烯釜,120℃晶化7d,出釜,抽滤洗涤,干燥,550℃焙烧6小时 ,得到 Na-ZSM-34;

③将Na-ZSM-34按固液比1:20 加入到1mol/L硝酸铵溶液中搅拌,抽滤洗涤,干燥,重复操作四次后得到 NH4-ZSM-34;

④将2g NH4-ZSM-34 加入到40 mL 0.1mol/L的Na2H2EDTA溶液中,回流搅拌,冷却,抽滤洗涤,将得到的固体干燥;

⑤经空气焙烧得到脱铝H-ZSM-34分子筛。

将实施例2制备的脱铝H-ZSM-34分子筛催化剂用于氯代甲烷制丙烯的反应,氯代甲烷中转化率可达73.7%,乙烯和丙烯选择性之和可达70.3%,乙烯和丙烯收率之和可达51.8%,并在7h内没有失活现象。

实施例3

一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛的制备方法,包括以下步骤:

①将 3.5 g NaAlO2,7 g NaOH,22 g KOH,67.5 g 水溶硅胶依次加入到 100 m L 水中,搅拌 0.5 h,将混合物陈化 3天,得到澄清的晶种溶液;

②将 5.54 g NaOH,28.85 g水溶硅胶依次加入到 83 m L水中,搅拌5 h,再依次加入 2.71 g Al2(SO4)3·18H2O 和 10m L 晶种溶液,室温下搅拌2小时,转入聚四氟乙烯釜,120℃晶化7d,出釜,抽滤洗涤,干燥,550℃焙烧6小时 ,得到 Na-ZSM-34;

③将Na-ZSM-34按固液比1:20 加入到1mol/L硝酸铵溶液中搅拌,抽滤洗涤,干燥,重复操作四次后得到 NH4-ZSM-34;

④将2g NH4-ZSM-34 加入到40 mL 0.2mol/L的Na2H2EDTA溶液中,回流搅拌,冷却,抽滤洗涤,将得到的固体干燥;

⑤经空气焙烧得到脱铝H-ZSM-34分子筛。

将实施例3制备的脱铝H-ZSM-34分子筛催化剂用于氯代甲烷制丙烯的反应,氯代甲烷转化率可达65.5,乙烯和丙烯选择性之和可达72.3%,乙烯和丙烯收率之和可达47.4%,7h内没有失活现象。

以上实施例对本发明的合成配比以及改性方法做了解释和描述,本发明所述的一种脱铝 H-ZSM-34 分子筛的制备方法,提供了催化性能较好,寿命较长的脱铝 H-ZSM-34 分子筛,当Na2H2EDTA溶液浓度为0.1mol/L时,所制备的脱铝H-ZSM-34分子筛性能最好,寿命最长,其在氯代甲烷制丙烯反应中转化率可达73.7%,乙烯和丙烯选择性之和可达70.3%,乙烯和丙烯收率之和可达51.8%,并在7h内没有失活现象。该方法工艺简单、方法便捷,具有良好的应用前景。

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