一种小晶粒磷酸硅铝分子筛的制备方法及应用_2

文档序号:9640685阅读:来源:国知局
[0038] 本实施例小晶粒磷酸硅铝分子筛的制备方法包括以下步骤:
[0039] 步骤一、按照摩尔比 A1203 : P 205 : SiO 2 : TEAOH : TEA : H 20 : PEG = 1.0 : 1.0 : 0.5 : 0.2 : 2.0 : 80 : 0.1,分别称取拟薄水铝石、正磷酸、硅溶胶、四乙 基氢氧化铵、三乙胺、去离子水和聚乙烯乙二醇,然后将所称取的拟薄水铝石、正磷酸、硅溶 胶、四乙基氢氧化铵、三乙胺和去离子水搅拌均匀后加入聚乙烯乙二醇,再次搅拌均匀后得 到初始凝胶混合物,之后将所述初始凝胶混合物置于晶化釜中,在温度为220Γ的条件下水 热晶化50h,自然冷却后得到晶化液;
[0040] 步骤二、将步骤一中所述晶化液依次进行过滤、洗涤和干燥处理,干燥温度120°C, 干燥时间12h,然后置于马弗炉中,在温度为500°C的条件下保温6h进行焙烧处理,自然冷 却后得到小晶粒磷酸硅铝分子筛。
[0041] 对本实施例制备的磷酸硅铝分子筛进行XRD分析可知,本实施例所制备的磷酸硅 错分子筛为SAP0-34分子筛。对本实施例制备的磷酸娃错分子筛的SEM分析可知,本实施 例所制备的磷酸硅铝分子筛的晶粒为六面体,晶粒粒径为2 μ m~3 μ m。
[0042] 实施例3
[0043] 本实施例小晶粒磷酸硅铝分子筛的制备方法包括以下步骤:
[0044] 步骤一、按照摩尔比 A1203 : P 205 : SiO 2 : TEAOH : TEA : H 20 : PEG = 1.0 : 0.8 : 0.35 : 0.15 : 2.1 : 65 : 0.08,分别称取拟薄水铝石、正磷酸、硅溶胶、四 乙基氢氧化铵、三乙胺、去离子水和聚乙烯乙二醇,然后将所称取的拟薄水铝石、正磷酸、硅 溶胶、四乙基氢氧化铵、三乙胺和去离子水搅拌均匀后加入聚乙烯乙二醇,再次搅拌均匀后 得到初始凝胶混合物,之后将所述初始凝胶混合物置于晶化釜中,在温度为180°C的条件下 水热晶化45h,自然冷却后得到晶化液;
[0045] 步骤二、将步骤一中所述晶化液依次进行过滤、洗涤和干燥处理,干燥温度120°C, 干燥时间12h,然后置于马弗炉中,在温度为500°C的条件下保温4h进行焙烧处理,自然冷 却后得到小晶粒磷酸硅铝分子筛。
[0046] 对本实施例制备的磷酸硅铝分子筛进行XRD分析可知,本实施例所制备的磷酸硅 错分子筛为SAP0-34分子筛。对本实施例制备的磷酸娃错分子筛的SEM分析可知,本实施 例所制备的磷酸硅铝分子筛的晶粒为六面体,晶粒粒径为2 μ m~3 μ m。
[0047] 实施例4
[0048] 本实施例小晶粒磷酸硅铝分子筛的制备方法包括以下步骤:
[0049] 步骤一、按照摩尔比 A1203 : P 205 : SiO 2 : TEAOH : TEA : H 20 : PEG = 1.0 : 0.5 : 0.45 : 0.15 : 2.15 : 55 : 0.07,分别称取拟薄水铝石、正磷酸、硅溶胶、四 乙基氢氧化铵、三乙胺、去离子水和聚乙烯乙二醇,然后将所称取的拟薄水铝石、正磷酸、硅 溶胶、四乙基氢氧化铵、三乙胺和去离子水搅拌均匀后加入聚乙烯乙二醇,再次搅拌均匀后 得到初始凝胶混合物,之后将所述初始凝胶混合物置于晶化釜中,在温度为180°C的条件下 水热晶化45h,自然冷却后得到晶化液;
[0050] 步骤二、将步骤一中所述晶化液依次进行过滤、洗涤和干燥处理,干燥温度120°C, 干燥时间12h,然后置于马弗炉中,在温度为600°C的条件下保温4h进行焙烧处理,自然冷 却后得到小晶粒磷酸硅铝分子筛。
[0051] 对本实施例制备的磷酸硅铝分子筛进行XRD分析可知,本实施例所制备的磷酸硅 错分子筛为SAP0-34分子筛。对本实施例制备的磷酸娃错分子筛的SEM分析可知,本实施 例所制备的磷酸硅铝分子筛的晶粒为六面体,晶粒粒径为2 μ m~3 μ m。
[0052] 实施例5
[0053] 本实施例小晶粒磷酸硅铝分子筛的制备方法包括以下步骤:
[0054] 步骤一、按照摩尔比 A1203 : P 205 : SiO 2 : TEAOH : TEA : H 20 : PEG = 1.0 : 0.3 : 0.2 : 0.05 : 2.5 : 40 : 0.02,分别称取拟薄水铝石、正磷酸、硅溶胶、四乙 基氢氧化铵、三乙胺、去离子水和聚乙烯乙二醇,然后将所称取的拟薄水铝石、正磷酸、硅溶 胶、四乙基氢氧化铵、三乙胺和去离子水搅拌均匀后加入聚乙烯乙二醇,再次搅拌均匀后得 到初始凝胶混合物,之后将所述初始凝胶混合物置于晶化釜中,在温度为180°C的条件下水 热晶化50h,自然冷却后得到晶化液;
[0055] 步骤二、将步骤一中所述晶化液依次进行过滤、洗涤和干燥处理,干燥温度120°C, 干燥时间12h,然后置于马弗炉中,在温度为600°C的条件下保温6h进行焙烧处理,自然冷 却后得到小晶粒磷酸硅铝分子筛。
[0056] 对本实施例制备的磷酸硅铝分子筛进行XRD分析可知,本实施例所制备的磷酸硅 错分子筛为SAP0-34分子筛。对本实施例制备的磷酸娃错分子筛的SEM分析可知,本实施 例所制备的磷酸硅铝分子筛的晶粒为六面体,晶粒粒径为2 μ m~3 μ m。
[0057] 利用本发明制备的小晶粒磷酸硅铝分子筛催化混合醇脱水制备烯烃的方法通过 实施例6至8进行描述。
[0058] 实施例6
[0059] 利用本发明实施例1制备的小晶粒磷酸硅铝分子筛催化混合醇脱水制备烯烃的 方法包括以下步骤:
[0060] 步骤一、选取醇A,然后利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化醇A脱水制备烯烃,并计 算出醇A的反应焓变△ HA;选取醇B,然后利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化醇B脱水制备烯 烃,并计算出醇B的反应焓变ΔΗΒ;所述AHjP ΔΗΒ的单位均为kj/mol,所述AHA<0kJ/ mol,所述 ΔΗΒ> OkJ/mol ;
[0061 ] 本实施例中,所述醇A为甲醇,所述醇B为乙醇,利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化 醇A脱水制备烯烃和催化醇B脱水制备烯烃的工艺参数为:温度450°C,反应空速1. 5h 1,压 力 0· OIMPa ;
[0062] 相关反应在450°C下的摩尔反应焓:
[0064] 在反应温度为450 °C,反应空速为1. 5h \压力为0.0 IMPa的条件下,甲醇 的转化率为100%,乙烯的选择性为43. 5%,丙烯的选择性为41. 1%,丁烯的选择性 为5. 1% ;乙醇的转化率为100%,乙烯的选择性为97. 3%,丙烯的选择性为1.5%, 丁烯的选择性为〇. 05% ;由此可计算出醇A的反应焓变ΔΗΑ= 43. 5% X-12. 86kJ/ mol+41. 1% X-32. 94kJ/mol+5. 1% X-36. 73kJ/mol = _21kJ/mol ;计算出醇B 的反应洽变 ΔΗβ= 97. 3% Χ44. 78kJ/mol+l. 5% Χ46. 20kJ/mol+0. 05% X-29. 46kJ/mol = 44. 25kJ/ mol ;
[0065] 步骤二、将步骤一中选取的醇A和醇B混合均匀,得到混合醇;所述混合醇中醇A 的物质的量为nA,醇B的物质的量为nB,所述ndP η B满足:η ΑΧ Δ ΗΑ+ηΒΧ Δ HB= 0,所述n a 和nB的单位均为mol ;
[0066] 本实施例中,根据公式nAX-21kJ/mol+nBX44. 25kJ/mol = 0计算出:醇A的物质 的量为nA= 2. lmol,醇B的物质的量为n B= lmol ;按此比例混合制成的混合醇,其催化脱 水制烯烃的总反应焓接近于零;
[0067] 步骤三、利用小晶粒磷酸硅铝分子筛对步骤三中所述混合醇进行催化脱水处理, 具体为:将25g压制成型后的分子筛置于内径为18mm的固定床反应器内,在温度500°C 的条件下通氮气活化lh,然后以所述混合醇为原料液,在反应温度为450°C,反应空速为 1. 5h \反应压力为0.0 IMPa的条件下进行催化脱水反应,最终得到烯烃。
[0068] 经检测,本实施例反应热效应很小,甲醇转化率为100%,乙醇转化率为100%,乙 烯选择性为60. 9 %,丙烯选择性为28. 3 %,丁烯选择性为3. 5 %;催化剂寿命达到15h以上。
[0069] 实施例7
[0070] 利用本发明实施例3制备的小晶粒磷酸硅铝分子筛催化混合醇脱水制备烯烃的 方法包括以下步骤:
[0071] 步骤一、选取醇A,然后利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化醇A脱水制备烯烃,并计 算出醇A的反应焓变△ HA;选取醇B,然后利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化醇B脱水制备烯 烃,并计算出醇B的反应焓变ΔΗΒ;所述AHjP ΔΗΒ的单位均为kj/mol,所述AHA<0kJ/ mol,所述 ΔΗΒ> OkJ/mol ;
[0072] 本实施例中,所述醇A为甲醇,所述醇B为乙醇,利用小晶粒磷酸硅铝分子筛催化 醇A脱水制备烯烃和催化醇B脱水制备烯烃的工艺参数为:温度450°C,反应空速1. Oh 1,压 力 0· OIMPa ;
[0073] 相关反应在450°C下的摩尔反应焓:
[0076] 在反应温度为450°C,反应空速为1. Oh \压力为0· OIMPa的条件下,甲醇的转
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