一种硅铝分子筛及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅铝分子筛及其制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤1，配制含铝源的溶液作为溶液A，配制含硅源的溶液作为溶液B；步骤2，使溶液A和溶液B中的一种作为分散相，另一种作为连续相，将分散相通过半球形网格片滴入流动的连续相中，实现两相快速混合；步骤3，将步骤2混合后的两相进行晶化，过滤、洗涤、干燥得到硅铝分子筛。本发明专利技术利用微混合技术实现了颗粒尺寸分布窄，且元素分布均匀的纳米硅铝分子筛的制备；利用本发明专利技术的技术合成得到的分子筛，粒径高度均一，微观形貌一致、硅铝元素分布均匀，相对结晶度90～110％。相对结晶度90～110％。相对结晶度90～110％。

A silicon aluminum molecular sieve and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种硅铝分子筛及其制备方法


[0001]本专利技术属于分子筛领域，特别是涉及一种硅铝分子筛及其制备方法。

技术介绍

[0002]分子筛材料具有小于2nm尺寸的微孔，由于其具有独特的孔结构、热/水热稳定性、高固体酸性和优异的择型性，已经被广泛应用于芳构化、异构化、烷基化等工业过程。举例来说，催化裂化催化剂中常使用改性的高硅ZSM
‑
5分子筛作为助剂增产液化气中的丙烯，一些工业反应中利用ZSM
‑
5的择型性获得对位取代的烷基苯。ZSM
‑
5分子筛还被证实是对MTP/MTO反应催化作用非常明显有效的材料。目前的研究表明，晶粒尺寸和形貌对ZSM
‑
5分子筛催化和吸附性能影响很大，因此目前有了大量ZSM
‑
5分子筛形貌调控方面的研究。
[0003]由于分子筛的合成过程较为复杂，因此要严格控制分子筛的其它属性用以研究单一变量对催化性质的考察并不容易。因此，控制得到分散性好、晶粒大小均一、晶貌相同、微观元素分布均一的分子筛，仍然是分子筛合成领域的难点。
[0004]目前，常规的分子筛合成工作都是基于硅铝或磷铝两相沉淀和搅拌混合传质的基础。这种搅拌方式具有操作简单、生产成本低等优点，被广泛应用于工业生产中，但由于搅拌的过程中存在着混合速度慢、局部过饱和度低、体系内反应不均匀等缺点，导致生成的硅铝结构基元的微观结构与浓度乃至元素比例等不稳定、不均匀，容易导致生成的分子筛材料出现微观形貌不一致，Al元素分布出现不均匀梯度分布，甚至容易出现杂相等缺点，从而在一定程度上影响了分子筛的应用。
[0005]由于大型搅拌釜的混合时间在秒级，混合尺度在毫米量级，因此达到快速均一混合不是特别容易，同时由于大型搅拌釜的剪切力较小，因此颗粒团聚体较大，造成颗粒团聚体内的物料扩散速度较慢，也给快速反应带来了一定的难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种硅铝分子筛及其制备方法，以克服现有技术中分子筛制备过程颗粒团聚，物料扩散速度慢，所得分子筛组分分布不均匀，结晶度低的缺陷。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种硅铝分子筛的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，配制含铝源的溶液作为溶液A，配制含硅源的溶液作为溶液B；
[0009]步骤2，使溶液A和溶液B中的一种作为分散相，另一种作为连续相，将分散相通过半球形网格片滴入流动的连续相中，实现两相快速混合；
[0010]步骤3，将步骤2混合后的两相进行晶化，过滤、洗涤、干燥得到硅铝分子筛。
[0011]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述硅铝分子筛中还加入了模板剂，所述模板剂加入于所述溶液A或所述溶液B中。
[0012]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述溶液A为分散相，所述溶液B为连续相，所述模板剂加入于所述溶液A中。
[0013]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述溶液A中Al
3+
离子的摩尔浓度为
0.01mmol/L～0.203mmol/L，模板剂的摩尔浓度为0.039mmol/L～0.608mmol/L；所述溶液B中硅源以SiO2计的浓度为10～30wt％。
[0014]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，分散相滴入连续相的过程在分散器中进行，所述分散器为双层套管结构，内套管为分散相通道，内套管末端连接半球形网格片，所述网格片的孔径为10～200μm，孔间有10～2000μm间距，外管为连续相通道。
[0015]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述内套管与外管之间的间距为5mm
‑
50mm，所述分散相滴入所述连续相的方向与所述连续相的流动方向呈一角度，所述角度小于180
°
。
[0016]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述分散相流速为1～80mL/min，所述连续相流速为1～40mL/min。
[0017]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述铝源为硝酸铝，硫酸铝和氯化铝中的一种或多种；所述模板剂为四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基溴化铵中的一种或多种；所述硅源为硅溶胶。
[0018]本专利技术所述的硅铝分子筛的制备方法，其中，所述铝源以Al2O3计，所述硅源以SiO2计，硅铝分子筛制备过程中铝源、硅源、模板剂与水加入量的摩尔比为：0～0.1：1：0.01～0.1：10～50；所述晶化温度为100～220℃，晶化时间为4～30h。
[0019]为了达到上述目的，本专利技术还提供了上述的硅铝分子筛的制备方法得到的硅铝分子筛，所述硅铝分子筛为ZSM
‑
5，ZSM
‑
11，Beta，丝光沸石或A型沸石。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术以含铝和模板剂的溶液与硅溶胶进行反应，通过应用半球形网格片，高效利用流体错流剪切的微孔分散作用，使铝元素被半球形网格片均匀分散，在毫秒级时间内与硅溶胶实现快速、充分混合，提高了体系传质效率，有效解决沉淀反应体系传质效率低的问题。有利于得到粒径高度均匀、硅铝元素分布均一的分子筛材料，所合成分子筛结晶度高，且粒径远小于普通方法合成分子筛粒径。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1所制备粉末的透射电镜图片(TEM)；
[0023]图2为本专利技术实施例1所制备粉末的XRD图谱；
[0024]图3为对比例1所制备样品的透射电镜图片(TEM)。
具体实施方式
[0025]以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
[0026]本专利技术公开了一种硅铝分子筛的制备方法，包括如下步骤：
[0027]步骤1，配制含铝源的溶液作为溶液A，配制含硅源的溶液作为溶液B；
[0028]步骤2，使溶液A和溶液B中的一种作为分散相，另一种作为连续相，将分散相通过半球形网格片滴入流动的连续相中，实现两相快速混合；
[0029]步骤3，将步骤2混合后的两相进行晶化，过滤、洗涤、干燥得到硅铝分子筛。
[0030]本专利技术采用半球形网格片将一种流体以微小液滴群的形式分散到另外一种流体中，形成均匀分散的混合物。详细而言，本专利技术通过半球形网格片将分散相分散到微米或亚毫米尺寸，通过在受限空间内减小体系的分散尺度，强化混合、分散与传递，使得反应物间接触更加充分均匀，提高了传质效率，并且随着分散尺度的降低，微结构设备内流体的可控性得到了加强。
[0031]在一实施方式中，溶液A为分散相，溶液B为连续相，溶液A分散于溶液B中。
[0032]在一实施方式中，硅铝分子筛中还加入了模板剂，模板剂加入于溶液A或溶液B中。在另一实施方式中，模板剂加入溶液A中。铝源例如为硝酸铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅铝分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，配制含铝源的溶液作为溶液A，配制含硅源的溶液作为溶液B；步骤2，使溶液A和溶液B中的一种作为分散相，另一种作为连续相，将分散相通过半球形网格片滴入流动的连续相中，实现两相快速混合；步骤3，将步骤2混合后的两相进行晶化，过滤、洗涤、干燥得到硅铝分子筛。2.根据权利要求1所述的硅铝分子筛的制备方法，其特征在于，所述硅铝分子筛中还加入了模板剂，所述模板剂加入于所述溶液A或所述溶液B中。3.根据权利要求2所述的硅铝分子筛的制备方法，其特征在于，所述溶液A为分散相，所述溶液B为连续相，所述模板剂加入于所述溶液A中。4.根据权利要求3所述的硅铝分子筛的制备方法，其特征在于，所述溶液A中Al
3+
离子的摩尔浓度为0.01mmol/L～0.203mmol/L，模板剂的摩尔浓度为0.039mmol/L～0.608mmol/L；所述溶液B中硅源以SiO2计的浓度为10～30wt％。5.根据权利要求1所述的硅铝分子筛的制备方法，其特征在于，分散相滴入连续相的过程在分散器中进行，所述分散器为双层套管结构，内套管为分散相通道，内套管末端连接半球形网格片，所述网格片的孔径为10～200μm，孔间有10～2000μm间距，外管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆飞，邢昕，郭成玉，刘其武，郭广娟，张忠东，庞新梅，李发永，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：