權(quán)利要求書: 1.一種表層富集堿性分子的分子篩材料,其特征在于,所述表層富集堿性分子的分子篩材料中包含堿性分子M;
M
所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nsur與所述堿性分子在分子篩材料體相M M M
的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal≥2;
M
n是分子篩特定區(qū)域內(nèi)吸附的堿性分子M的物質(zhì)的量與Bronsted酸的物質(zhì)的量的比值;
所述堿性分子M選自有機(jī)堿性分子中的至少一種;
所述表層富集堿性分子的分子篩材料中的分子篩選自SAPO?17分子篩、SAPO?18分子篩、SAPO?34分子篩、SAPO?35分子篩、SAPO?44分子篩、SAPO?56分子篩、SAPO?47分子篩、DNL?
6分子篩、SSZ?13分子篩中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層富集堿性分子的分子篩材料,其特征在于,M
所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nsur與所述堿性分子在分子篩材料體相M M M
的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal=2~100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層富集堿性分子的分子篩材料,其特征在于,所述堿性分子M M
M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)n sur與所述堿性分子在分子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)n totalM M
比值nsur/ntotal=2~10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層富集堿性分子的分子篩材料,其特征在于,所述堿性分子M M
M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)n sur與所述堿性分子在分子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)n totalM M
比值nsur/ntotal=2~6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層富集堿性分子的分子篩材料,其特征在于,所述堿性分子M選自吡啶、三甲基膦、三甲基氧膦、三乙基膦、丙酮、乙腈中的至少一種。
6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的表層富集堿性分子的分子篩材料的制備方法,其特征在于,包括下述步驟:
a)在真空條件下,300~500℃加熱分子篩,得到樣品I;
b)將含有樣品I、堿性分子、輔助劑的混合物在密封條件下,加熱,得到樣品II;
c)在真空條件下,加熱樣品II,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料;
步驟b)中所述輔助劑選自二氧化碳、水、氯化氫、甲烷、乙烷中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟a)中所述分子篩為脫除模板劑的分子篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟a)中所述加熱的時間為1~48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟a)中所述加熱的溫度為400~420℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟b)中所述堿性分子M和輔助劑的摩爾比為0.01~100。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟b)中所述堿性分子M的摩爾量為所述樣品I中含有Bronsted酸量的0.01~100倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟b)中所述加熱的溫度為30~600℃,加熱的時間為0.1~100h。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟b)中所述加熱的溫度為100~
600℃,加熱的時間0.1~12h。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟的c)中所述加熱的溫度為150~
300℃。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述方法包括:
1)分子篩焙燒后裝入脫水管中,在抽真空條件下加熱至300~500℃,得到樣品I;所述分子篩是脫除部分模板劑的分子篩和/或脫除全部模板劑的分子篩;
2)向步驟1)中裝有樣品I的脫水管中引入堿性分子和輔助劑,并將脫水管密封;
3)步驟2)所得密封的脫水管加熱處理,即得樣品II;
4)真空條件下加熱處理步驟3)中制備的樣品II脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料。
16.權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的表層富集堿性分子的分子篩材料、根據(jù)權(quán)利要求6至15任一項(xiàng)所述的方法制備的表層富集堿性分子的分子篩材料在含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)中的應(yīng)用。
17.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的表層富集堿性分子的分子篩材料、根據(jù)權(quán)利要求6至15任一項(xiàng)所述的方法制備的表層富集堿性分子的分子篩材料在甲醇和/或二甲醚制烯烴反應(yīng)中的應(yīng)用。
說明書: 一種表層富集堿性分子的分子篩材料、其制備方法及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及一種表層富集堿性分子的分子篩材料、其制備方法及在含氧化合物制備烯烴的反應(yīng)中的應(yīng)用,屬于催化領(lǐng)域。
背景技術(shù)[0002] 低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)是重要的有機(jī)化工原料,在現(xiàn)代石油化學(xué)工業(yè)中作為重要的中間產(chǎn)品起著舉足輕重的作用。我國富煤少油,以石腦油為主要原料的烯烴生產(chǎn)
嚴(yán)重受制于原料供應(yīng),不能完全滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求。甲醇制烯烴(MTO)技術(shù)使煤化工
產(chǎn)品直接對接石油化工下游,不僅提高煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,而且為石油化工下游企業(yè)
提供基礎(chǔ)原料,大力促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
[0003] 催化劑是甲醇制烯烴技術(shù)的研發(fā)的核心,從早期硅鋁沸石分子篩發(fā)展到SAPO系列磷酸硅鋁分子篩,研究人員發(fā)展了基于分子篩酸催化的甲醇制烯烴催化劑。中國科學(xué)院大
連化學(xué)物理研究所的研究人員又針對SAPO?34催化劑低碳烯烴選擇性高,壽命短的特點(diǎn)開
發(fā)了流化床DMTO技術(shù)(WO2008019593A1,WO2008025247A1)。流化床DMTO技術(shù)充分利用了
SAPO?34八元環(huán)孔口帶來的低碳烯烴選擇性高的優(yōu)勢,同時利用循環(huán)再生工藝保持其催化
反應(yīng)活性,具備良好的商業(yè)價值,因而在全國范圍內(nèi)大規(guī)模推廣。在流化床反應(yīng)器中,存在
著不同停留時間的催化劑顆粒的分布;MTO反應(yīng)中,在反應(yīng)器中停留一定時間的催化劑顆粒
或者預(yù)積碳的催化劑顆粒由于存在一定的積碳作為反應(yīng)活性中心并提供對產(chǎn)物的擴(kuò)散限
制,低碳烯烴選擇性較高,能夠達(dá)到80?90%;而新鮮的流化床MTO催化劑由于不具有有機(jī)物
種積碳作為活性中心并提供擴(kuò)散限制,導(dǎo)致初始反應(yīng)階段的低碳烯烴選擇性低,乙烯和丙
烯在新鮮催化劑上的選擇性僅有60%左右,比積碳催化劑的最高低碳烯烴選擇性低20個百
分點(diǎn)。由于在流化床反應(yīng)器中存在著新鮮催化劑、活性催化劑和即將失活催化劑的分布,導(dǎo)
致在流化床循環(huán)周期內(nèi),總低碳烯烴選擇性僅達(dá)到80%。因此,商用流化床催化劑的性能,
尤其是初始低碳烯烴選擇性仍有提升空間。
[0004] 考慮到分子篩對甲醇制烯烴反應(yīng)產(chǎn)物極強(qiáng)的擴(kuò)散限制,為了提高催化劑初始低碳烯烴選擇性,研究人員提出了利用再生殘?zhí)己皖A(yù)積碳方法。專利CN104672044B,
WO2015081489A1提出了預(yù)積碳的操作思路。這些方法利用一部分甲醇或者高碳數(shù)的烯烴產(chǎn)
物轉(zhuǎn)化成的積碳增強(qiáng)孔道對產(chǎn)物的限制,對初始低碳烯烴選擇性有一定提升,但都以損失
一部分反應(yīng)原料或者產(chǎn)品為代價,而且對操作工藝要求高,存在一定技術(shù)難度。
發(fā)明內(nèi)容[0005] 根據(jù)本申請的一個方面,提供了一種表層富集堿性分子的分子篩材料。通過在分子篩表層引入堿性分子改性,占據(jù)分子篩表層的Bronsted酸位,改善了分子篩擴(kuò)散性能和
反應(yīng)性能,從而改變催化反應(yīng)產(chǎn)物在其內(nèi)部擴(kuò)散性能,可以用于解決現(xiàn)有甲醇制烯烴技術(shù)
中催化劑反應(yīng)前期低碳選擇性和乙烯選擇性偏低的問題。
[0006] 該表層富集堿性分子的分子篩材料可改變分子在分子篩中的擴(kuò)散性能,改變含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)中產(chǎn)物分布,達(dá)到產(chǎn)物選擇性調(diào)控的目的。
[0007] 所述表層富集堿性分子的分子篩材料中包含堿性分子M;[0008] 所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur高于所述堿性分子在分子篩材M
料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal。
[0009] 所述堿性分子在M分子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)是堿性分子M在分子篩材料中總體的摩爾分?jǐn)?shù)。
[0010] 堿性分子M在分子篩材料的顆粒表層富集,堿性分子M的含量沿分子篩材料顆粒表層向內(nèi)部逐漸降低。
[0011] 可選地,所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur與所述堿性分子在分M M M
子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal≥2。
[0012] 可選地,所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur與所述堿性分子在分M M M
子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal=2~100。
[0013] 可選地,所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur與所述堿性分子在分M M M
子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal=2~10。
[0014] 可選地,所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur與所述堿性分子在分M M M
子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值nsur/ntotal=2~6。
[0015] 可選地,所述堿性分子M在分子篩材料表層的摩爾分?jǐn)?shù)nMsur與所述堿性分子在分M
子篩材料體相的摩爾分?jǐn)?shù)ntotal比值的上限選自2.5、3、3.19、3.28、3.4、3.8、4、4.25、4.75、
5、5.5、6、8、10、20、50、80或100;下限選自2、2.5、3、3.19、3.28、3.4、3.8、4、4.25、4.75、5、
5.5、6、8、10、20、50或80。
[0016] 可選地,所述堿性分子M選自有機(jī)堿性分子中的至少一種。[0017] 可選地,所述堿性分子M選自含氮、含磷、含碳的堿性分子至少一種。[0018] 可選地,所述堿性分子M選自吡啶、三甲基膦、三甲基氧膦、三乙基膦、丙酮、乙腈中的至少一種。
[0019] 可選地,所述堿性分子M為三甲基氧膦和乙腈。[0020] 可選地,所述表層富集堿性分子的分子篩材料中的分子篩選自SAPO?17分子篩、SAPO?18分子篩、SAPO?34分子篩、SAPO?35分子篩、SAPO?44分子篩、SAPO?56分子篩、SAPO?47
分子篩、DNL?6分子篩、SSZ?13分子篩中的至少一種。
[0021] 根據(jù)本申請的另一個方面,提供一種表層富集堿性分子的分子篩材料的制備方法。
[0022] 所述表層富集堿性分子的分子篩材料的制備方法,包括下述步驟:[0023] a)在真空條件下,300~500℃加熱分子篩,得到樣品I;[0024] b)將含有樣品I、堿性分子、輔助劑的混合物在密封條件下,加熱,得到樣品II;[0025] c)在真空條件下,加熱樣品II,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料。[0026] 可選地,步驟a)中所述分子篩為脫除模板劑的分子篩。[0027] 可選地,步驟a)中所述分子篩為經(jīng)過焙燒脫除模板劑的分子篩。[0028] 可選地,步驟a)中所述加熱時間為1~48h。[0029] 可選地,步驟a)中所述加熱的溫度的上限選自320℃、350℃、380℃、400℃、420℃、450℃、480℃或500℃;下限選自300℃、320℃、350℃、380℃、400℃、420℃、450℃或480℃。
[0030] 可選地,步驟a)中所述加熱的溫度400~420℃。[0031] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M和輔助劑的摩爾比為0.01~100。[0032] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M和輔助劑的摩爾比的上限選自0.1、0.5、0.8、0.9、0.95、0.98、1、1.2、1.5、1.8、2、5、10、20、30、50、80或100;下限選自0.01、0.1、0.5、0.8、
0.9、0.95、0.98、1、1.2、1.5、1.8、2、5、10、20、30、50或80。
[0033] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M的摩爾量為所述樣品I中含有Bronsted酸量的0.01~100倍。
[0034] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M的摩爾量為所述樣品I中含有Bronsted酸量的上限選自0.1、0.5、0.8、0.9、0.95、0.98、1、1.2、1.5、1.8、2、5、10、20、30、50、80或100;下限選
自0.01、0.1、0.5、0.8、0.9、0.95、0.98、1、1.2、1.5、1.8、2、5、10、20、30、50或80。
[0035] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M的摩爾量為所述樣品I中含有Bronsted酸量的1~2倍。
[0036] 可選地,步驟b)中所述堿性分子M和輔助劑的摩爾比為1~2。[0037] 可選地,步驟b)中所述輔助劑選自二氧化碳、水、氯化氫、甲烷、乙烷中的至少一種。
[0038] 可選地,步驟b)中所述輔助劑為二氧化碳和乙烷。[0039] 可選地,步驟b)中所述加熱的溫度為30~600℃,加熱的時間為0.1~100h。[0040] 可選地,步驟b)中所述加熱的溫度的上限選自50℃、80℃、100℃、120℃、150℃、180℃、200℃、220℃、250℃、380℃、300℃、320℃、350℃、380℃、400℃、420℃、450℃、480
℃、500℃、520℃、550℃、580℃或600℃;下限選自30℃、50℃、80℃、100℃、100℃、120℃、
150℃、180℃、200℃、220℃、250℃、380℃、300℃、320℃、350℃、380℃、400℃、420℃、450
℃、480℃、500℃、520℃、550℃或580℃。
[0041] 可選地,步驟b)中所述加熱的時間的上限選自0.5h、1h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、4.0h、5.0h、6.0h、8.0h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h或90h;下限選自0.1h、0.5h、
1h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、4.0h、5.0h、6.0h、8.0h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h或
90h;
[0042] 可選地,步驟b)中所述加熱的溫度為100~600℃,加熱的時間0.1~12h。[0043] 可選地,步驟的c)中所述加熱的溫度為150~300℃。[0044] 可選地,步驟的c)中所述加熱的溫度的上限選自150℃、180℃、200℃、220℃、250℃、280℃或300℃;下限選自150℃、180℃、200℃、220℃、250℃或280℃。
[0045] 可選地,步驟的c)中所述加熱的時間為脫除輔助劑和分子篩物理吸附的堿性分子M的時間。具體地,根據(jù)加入的輔助劑和堿性分子M的量不同,時間也不同。
[0046] 可選地,步驟a)和步驟c)中所述真空條件為壓強(qiáng)10?3~10?5Pa。[0047] 作為一種實(shí)施方式,所述方法包括下述步驟:[0048] 1)分子篩焙燒后裝入脫水管中,在抽真空條件下加熱至300~500℃,得到樣品I;所述分子篩是脫除部分模板劑的分子篩和/或脫除全部模板劑的分子篩;
[0049] 2)向步驟1)中裝有樣品I的脫水管中引入堿性分子和輔助劑,并將脫水管密封;[0050] 3)步驟2)所得密封的脫水管加熱處理,即得樣品II;[0051] 4)真空條件下加熱處理步驟3)中制備的樣品II脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料。
[0052] 作為一種實(shí)施方式,所述方法包括下述步驟:[0053] a1)分子篩焙燒后裝入脫水管中,在抽真空條件下加熱至300~500℃以脫除分子篩吸附的水等吸附質(zhì),得到樣品I;所述分子篩是脫除部分模板劑的分子篩和/或脫除全部
模板劑的分子篩;
[0054] b1)向步驟a1)中裝有樣品I的脫水管中引入一定量的堿性分子和輔助劑,并將脫水管密封;
[0055] c1)步驟b1)所得密封的脫水管于馬弗爐中加熱處理,即得所述表層富集堿性分子的分子篩材料;
[0056] d1)真空條件下加熱處理步驟c1)中制備的表層富集堿性分子的分子篩材料,以脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子。
[0057] 作為一種實(shí)施方式,步驟a1)所述脫水管為玻璃,石英或者鋼材料制得。[0058] 可選地,步驟)所述真空條件下加熱脫除分子篩表層吸附的水等吸附質(zhì)的脫附溫度為400~420℃。
[0059] 作為一種實(shí)施方式,步驟b1)所述堿性分子和輔助劑的摩爾比為0.01~100。[0060] 作為一種實(shí)施方式,步驟b1)所述堿性分子為分子篩樣品Bronsted酸量的0.01~100倍。
[0061] 作為一種實(shí)施方式,步驟b1)所述輔助劑為二氧化碳(CO2)、水(H2O)、氯化氫(HCl)、甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)任意一種或幾種混合。
[0062] 作為一種實(shí)施方式,所述表層富集堿性分子的分子篩材料中的分子篩選自SAPO?17分子篩、SAPO?18分子篩、SAPO?34分子篩、SAPO?35分子篩、SAPO?44分子篩、SAPO?56分子
篩、SAPO?47分子篩、DNL?6分子篩、SSZ?13分子篩中的至少一種。
[0063] 作為一種實(shí)施方式,步驟c1)所述馬弗爐中處理溫度為30~600℃,處理時間為0.1~100h。
[0064] 可選地,所述處理溫度≥100℃,處理時間≤12h。[0065] 作為一種實(shí)施方式,步驟的d1)中所述脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子的加熱溫度為150~300℃。
[0066] 根據(jù)本申請的又一方面,本發(fā)明制備的堿性分子改性的分子篩催化劑在含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0067] 可選地,所述含有堿性分子的分子篩催化劑在甲醇和/或二甲醚制烯烴反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0068] 作為一種實(shí)施方式,所述表層富集堿性分子的分子篩在含氧化合物制烯烴反應(yīng)中的應(yīng)用的反應(yīng)器選自流化床、固定床、移動床中的至少一種。
[0069] 本申請中,“真空條件”為10?3~10?5Pa。[0070] 本申請能產(chǎn)生的有益效果包括:[0071] 1)本申請所提供的表層富集堿性分子的分子篩材料,通過在分子篩表層引入堿性分子改性,改善了分子篩擴(kuò)散性能和反應(yīng)性能,從而改變催化反應(yīng)產(chǎn)物在其內(nèi)部擴(kuò)散性能,
可以用于解決現(xiàn)有甲醇制烯烴技術(shù)中催化劑反應(yīng)前期低碳烯烴選擇性和乙烯選擇性偏低
的問題。
[0072] 2)本申請所提供的表層富集堿性分子的分子篩材料的制備方法,該方法工藝簡單,易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),容易精確控制堿性分子載入量。
[0073] 3)本申請所提供的催化劑以及改性后的含氧化合物制烯烴催化劑。表層富集堿性分子,這種催化劑的使用能夠改變分子在其內(nèi)部擴(kuò)散性能,用于甲醇制烯烴反應(yīng),初期即具
有較高的低碳烯烴選擇性和乙烯選擇性;并且在選擇性最高點(diǎn)(失活前)的低碳烯烴選擇性
和乙烯選擇性與改性前相當(dāng)。
[0074] 4)本申請所提供的催化劑及改性后的含氧化合物制烯烴催化劑,具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
附圖說明[0075] 圖1為空白SAPO?34樣品和樣品3#的熒光成像圖,其中(a)為空白SAPO?34樣品的熒#
光成像圖,(b)為樣品3的熒光成像圖。
具體實(shí)施方式[0076] 下面結(jié)合實(shí)施例詳述本申請,但本申請并不局限于這些實(shí)施例。[0077] 如無特別說明,實(shí)施例中所使用的SAPO?18分子篩根據(jù)Catal.Letters,1994,241文獻(xiàn)中的方法制備得到;SAPO?34分子篩購自南開催化劑廠;DNL?6分子篩根據(jù)
Chem.Mater.2011,23,1406.文獻(xiàn)中的方法制備得到;上述分子篩均不經(jīng)特殊處理直接使
用。
[0078] 本申請的實(shí)施例中分析方法如下:[0079] 掃描電鏡(簡寫為SEM)形貌和能量色散X射線光譜(簡寫為EDX)元素分析采用HitachiSU8020型臺式掃描電子顯微鏡。
[0080] 元素組成采用Philips公司的Magix2424X型射線熒光分析儀(XRF)測定。樣品的體相摩爾分?jǐn)?shù)由XRF數(shù)據(jù)得到。
[0081] 磁共振分析采用德國Bruker公司的Infinityplus600WB固體核磁波譜分析儀,用4mmHXYMAS探針,操作磁場強(qiáng)度為14.1T。
[0082] 熒光光譜分析采用NikonN?SIMsystem的超高分辨熒光光譜儀,激光激發(fā)波長為405nm。
[0083] 實(shí)施例1樣品1#的制備、表征及反應(yīng)評價[0084] 樣品制備:SAPO?34分子篩在空氣氣氛下550℃焙燒4h,得到H型分子篩(H?SAPO??3
34)。將0.5g焙燒后的SAPO?34分子篩置于玻璃脫水管中真空條件下(<10 Pa),420℃脫水
12h。將與分子篩Bronsted酸量等量的吡啶和與分子篩Bronsted酸量等量的輔助劑水分別
置于液氮中的脫水管中,再將脫水管閥門關(guān)閉以形成密閉空間,室溫靜置1h后放入馬弗爐
中300℃處理4h。取出后再真空條件下200℃處理2h以脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子,
#
即得所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品1。
[0085] 空白SAPO?34分子篩樣品的制備同樣品1#的制備,區(qū)別在于不加入堿性分子和輔助劑。
[0086] 催化劑表征:采用EDX,XRF和對固體核磁分別測定催化劑樣品中堿性分子在表層,體相中的摩爾分?jǐn)?shù)和確定堿性分子的吸附量,結(jié)果如表1所示;超高分辨熒光譜圖確定堿性
# M M
分子的在催化劑中的分布,結(jié)果如附圖1中所示。樣品1,nsur/ntotal=4.75。
[0087] 表1堿性分子分布和吸附量[0088] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
1 41.8 8.8 0.46
[0089] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0090] 熒光譜圖結(jié)果顯示,未吸附吡啶的空白SAPO?34分子篩樣品沒有熒光信號,只能勉#
強(qiáng)看到其輪廓,如圖1中(a)圖所示。吡啶改性后的催化劑樣品3有很強(qiáng)的熒光信號,并且可
以清晰的看出,吡啶主要分布在分子篩晶體的外殼層中,如圖1中(b)圖所示。
[0091] 反應(yīng)評價:475℃,固定床,0.1g催化劑,2h?1,進(jìn)料2min后取樣,采用在線氣相色譜分析,反應(yīng)結(jié)果如表2所示。
[0092] 表2甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0093] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 1#CH4 1.7 3.2
C2H4 23.1 54.7
C2H6 0.3 0.9
C3H6 47.3 31.0
C3H8 4.3 1.36
C4 15.5 6.5
C5 6.9 2.1
C6 0.9 0.3
= =
Sel.(C2 +C3 ) 70.4 85.7
[0094] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0095] 從表2中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的1#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了15.3%。
[0096] 實(shí)施例2樣品2#的制備、表征及反應(yīng)評價[0097] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,僅將放入馬弗爐中處理溫度調(diào)整為200℃,其他步#
驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品2。
[0098] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表3所示。樣品2#,nMsur/nMtotal=4。[0099] 表3堿性分子分布和吸附量[0100] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
2 13.2 3.3 0.19
[0101] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定;[0102] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表4所示。[0103] 表4甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0104][0105][0106] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0107] 從表4中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的2#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了10.2%。
[0108] 實(shí)施例3樣品3#的制備、表征及反應(yīng)評價[0109] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,僅將放入馬弗爐中處理溫度調(diào)整為100℃,其他步#
驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品3。
[0110] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表5所示。樣品3#,nMsur/nMtotal=3。[0111] 表5堿性分子分布和吸附量[0112] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
3 3.3 1.1 0.06
[0113] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0114] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表6所示。[0115] 表6甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0116] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 3#CH4 1.7 2.3
C2H4 23.1 39.3
C2H6 0.3 0.5
C3H6 47.3 39.6
C3H8 4.3 1.8
C4 15.5 11.9
C5 6.9 4.1
C6 0.9 0.5
= =
Sel.(C2 +C3 ) 70.4 78.9
[0117] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0118] 從表6中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的3#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了8.5%。
[0119] 實(shí)施例4樣品4#的制備、表征及反應(yīng)評價[0120] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,僅將等量(等物質(zhì)的量,下同)的吡啶換成等量的#
三甲基膦,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品4。
[0121] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表7所示。樣品4#,nMsur/nMtotal=3.4。[0122] 表7堿性分子分布和吸附量[0123] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
4 18.7 5.5 0.17
[0124] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0125] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表8所示。[0126] 表8甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0127] 1 #產(chǎn)物分布 H?SAPO?34 4
CH4 1.7 3.4
C2H4 23.1 54.5
C2H6 0.3 0.8
C3H6 47.3 31.2
C3H8 4.3 1.3
C4 15.5 6.3
C5 6.9 2.3
C6 0.9 0.3
= =
Sel.(C2 +C3 ) 70.4 85.7
[0128] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0129] 從表8中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的4#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了15.3%。
[0130] 實(shí)施例5樣品5#的制備、表征及反應(yīng)評價[0131] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將等量的吡啶換成等量的三甲基膦,并將放入馬弗爐中處理溫度調(diào)整為200℃,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料
#
樣品,記為樣品5。
[0132] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表9所示。樣品5#,nMsur/nMtotal=3。[0133] 表9堿性分子分布和吸附量[0134] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
5 9.9 3.3 0.08
[0135] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定;[0136] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表10所示。[0137] 表10甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0138] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 5#CH4 1.7 2.9
C2H4 23.1 45.5
C2H6 0.3 0.5
C3H6 47.3 36.1
C3H8 4.3 1.4
C4 15.5 9.8
C5 6.9 3.5
C6 0.9 0.3
= =
Sel.(C2 +C3 ) 70.4 81.6
[0139] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0140] 從表10中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的5#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了10.2%。
[0141] 實(shí)施例6樣品6#的制備、表征及反應(yīng)評價[0142] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將等量的吡啶換成等量的三甲基膦,并將放入馬弗爐中處理溫度調(diào)整為100℃,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料
#
樣品,記為樣品6。
[0143] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表11所示。樣品6#,nMsur/nMtotal=2。[0144] 表11堿性分子分布和吸附量[0145] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
6 2.2 1.1 0.03
[0146] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0147] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表12所示。[0148] 表12甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0149] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 6#CH4 1.7 2.5
C2H4 23.1 39.1
C2H6 0.3 0.4
C3H6 47.3 39.8
C3H8 4.3 1.7
C4 15.5 11.7
C5 6.9 4.3
C6 0.9 0.5
= =
Sel.(C2 +C3 ) 70.4 78.9
[0150] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0151] 從表12中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的6#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了8.5%。
[0152] 實(shí)施例7樣品7#的制備、表征及反應(yīng)評價[0153] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成DNL?6,其他步驟均相同,得到所述#
表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品7。
[0154] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表13所示。樣品7#,nMsur/nMtotal=5。[0155] 表13堿性分子分布和吸附量[0156] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
7 45.1 9.9 0.56
[0157] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定;[0158] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表14所示。[0159] 表14甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0160][0161][0162] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0163] 從表14中可以看出:與未改性的H?DNL?6相比,改性后的7#樣品初始烯烴(C2=+C3=)的選擇性有明顯的提高,提高了11.4%。
[0164] 實(shí)施例8樣品8#的制備、表征及反應(yīng)評價[0165] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成DNL?6,并將等量的吡啶換成等量的#
三甲基膦,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品8。
[0166] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表15所示。樣品8#,nMsur/nMtotal=4.25。[0167] 表15堿性分子分布和吸附量[0168] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
8 18.7 4.4 0.22
[0169] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0170] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表16所示。[0171] 表16甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0172] 1 #產(chǎn)物分布 H?DNL?6 8
CH4 2.3 1.5
C2H4 23.0 41.2
C2H6 0.9 0.2
C3H6 45.2 40.3
C3H8 5.3 3.5
C4 13.5 9.3
C5 7.6 3.9
C6 2.2 0.1
= =
Sel.(C2 +C3 ) 68.2 81.5
[0173] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0174] 從表16中可以看出:與未改性的H?DNL?6相比,改性后的8#樣品初始烯烴(C2=+C3=)的選擇性有明顯的提高,提高了13.3%。
[0175] 實(shí)施例9樣品9#的制備、表征及反應(yīng)評價[0176] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成SAPO?18,其他步驟均相同,得到所#
述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品9。
[0177] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表17所示。樣品9#,nMsur/nMtotal=3.8。[0178] 表17堿性分子分布和吸附量[0179] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
9 20.9 5.5 0.28
[0180] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0181] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表18所示。[0182] 表18甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0183] 1 #產(chǎn)物分布 H?SAPO?18 9
CH4 3.7 4.2
C2H4 18.7 26.6
C2H6 4.0 2.6
C3H6 38.2 39.5
C3H8 7.8 7.5
C4 15.6 10.6
C5 8.7 6.9
C6 3.3 2.1
= =
Sel.(C2 +C3 ) 56.9 66.1
[0184] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0185] 從表18中可以看出:與未改性的H?SAPO?18相比,改性后的9#樣品初始烯烴(C2=+C3=
)的選擇性有明顯的提高,提高了9.2%。
[0186] 實(shí)施例10樣品10#的制備、表征及反應(yīng)評價[0187] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成SAPO?18,并將等量的吡啶換成等量的三甲基膦,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品
#
10。
[0188] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表19所示。樣品10#,nMsur/nMtotal=3.8。[0189] 表19堿性分子分布和吸附量[0190] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
10 20.9 5.5 0.28
[0191] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0192] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表20所示。[0193] 表20甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0194] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?18 10#CH4 3.7 3.9
C2H4 18.7 28.1
C2H6 4.0 3.2
C3H6 38.2 40.5
C3H8 7.8 6.2
C4 15.6 9.8
C5 8.7 6.4
C6 3.3 1.9
= =
Sel.(C2 +C3 ) 56.9 68.6
[0195] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0196] 從表20中可以看出:與未改性的H?SAPO?18相比,改性后的10#樣品初始烯烴(C2=+=
C3 )的選擇性有明顯的提高,提高了11.7%。
[0197] 實(shí)施例11樣品11#的制備、表征及反應(yīng)評價[0198] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成DMTO流化床催化劑,其他步驟均相#
同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,記為樣品11。
[0199] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表21所示。樣品11#,nMsur/nMtotal=3.8。[0200] 表21堿性分子分布和吸附量[0201] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
11 20.9 5.5 0.28
[0202] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0203] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表22所示。[0204] 表22甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0205] 產(chǎn)物分布1 DMTO 11#CH4 1.6 1.1
C2H4 25.0 34.5
C2H6 0.2 0.4
C3H6 41.7 38.9
C3H8 2.3 3.3
C4 14.0 13.6
C5 11.5 5.8
C6 3.4 0.9
= =
Sel.(C2 +C3 ) 66.7 73.4
[0206] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0207] 從表22中可以看出:與未改性的DMTO流化床催化劑相比,改性后的11#樣品初始烯= =
烴(C2 +C3 )的選擇性有明顯的提高,提高了6.7%。
[0208] 實(shí)施例12樣品12#的制備、表征及反應(yīng)評價[0209] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將分子篩換成DMTO流化床催化劑,并將等量的吡啶換成等量的三甲基膦,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩材料樣品,
#
記為樣品12。
[0210] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表23所示。樣品12#,nMsur/nMtotal=3.8。[0211] 表23堿性分子分布和吸附量[0212] M 1 M 2 3樣品 nsur(%) ntotal(%) 堿性分子吸附量(mmol/g)
#
12 20.9 5.5 0.28
[0213] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0214] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表24所示。[0215] 表24甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0216][0217][0218] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0219] 從表24中可以看出:與未改性的DMTO流化床催化劑相比,改性后的12#樣品初始烯= =
烴(C2 +C3 )的選擇性有明顯的提高,提高了2.7%。
[0220] 實(shí)施例13樣品13#的制備、表征及反應(yīng)評價[0221] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將輔助劑換成等量的氯化氫,并將吡啶換成等量的三甲基氧膦和乙腈1:1的混合物,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子篩
#
材料樣品,記為樣品13。
[0222] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表25所示。樣品13#,nMsur/nMtotal=3.28。[0223] 表25堿性分子分布和吸附量[0224] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
13 10.5 3.2 0.18
[0225] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0226] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表26所示。[0227] 表26甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0228] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 13#CH4 1.6 0.9
C2H4 25.0 30.4
C2H6 0.2 0.4
C3H6 41.7 40.1
C3H8 2.3 3.6
C4 14.0 15.4
C5 11.5 7.3
C6 3.4 1.3
= =
Sel.(C2 +C3 ) 66.7 70.5
[0229] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0230] 從表26中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的13#樣品初始烯烴(C2=+=
C3 )的選擇性有明顯的提高,提高了3.8%。
[0231] 實(shí)施例14樣品14#的制備、表征及反應(yīng)評價[0232] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,將輔助劑換成等量的二氧化碳和乙烷1:1的混合物,并將吡啶換成等量的三乙基氧膦,其他步驟均相同,得到所述表層富集堿性分子的分子
#
篩材料樣品,記為樣品14。
[0233] 催化劑表征:同實(shí)施例1,表征結(jié)果如表27所示。樣品14#,nMsur/nMtotal=3.19。[0234] 表27堿性分子分布和吸附量[0235] 樣品 nMsur(%)1 nMtotal(%)2 堿性分子吸附量(mmol/g)3#
14 15.3 4.8 0.24
[0236] 注:1.由EDX確定;2.由XRF確定;3.由固體核磁確定。[0237] 反應(yīng)評價:同實(shí)施例1,反應(yīng)結(jié)果如表28所示。[0238] 表28甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果[0239] 產(chǎn)物分布1 H?SAPO?34 14#CH4 1.6 0.5
C2H4 25.0 31.4
C2H6 0.2 0.3
C3H6 41.7 41.1
C3H8 2.3 3.1
C4 14.0 14.4
C5 11.5 6.3
C6 3.4 2.3
= =
Sel.(C2 +C3 ) 66.7 72.5
[0240] 注:1.反應(yīng)2min數(shù)據(jù)。[0241] 從表28中可以看出:與未改性的H?SAPO?34相比,改性后的14#樣品初始烯烴(C2=+=
C3 )的選擇性有明顯的提高,提高了5.8%。
[0242] 實(shí)施例15樣品15#~24#的制備、表征及反應(yīng)評價[0243] 樣品制備:按照實(shí)施例1的方法,區(qū)別在于,[0244] 將實(shí)施例1中脫水的溫度改為200℃,所得樣品記為15#;[0245] 將實(shí)施例1中脫水的溫度改為500℃,所得樣品記為16#;[0246] 將實(shí)施例1中馬弗爐處理的溫度改為30℃,所得樣品記為17#;[0247] 將實(shí)施例1中馬弗爐處理的溫度改為600℃,所得樣品記為18#;[0248] 將實(shí)施例1中馬弗爐處理的時間改為0.1h,所得樣品記為19#;[0249] 將實(shí)施例1中馬弗爐處理的時間改為100h,所得樣品記為20#;[0250] 將實(shí)施例1中脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子的溫度改為150h,所得樣品記為#
21;
[0251] 將實(shí)施例1中脫除輔助劑和物理吸附的堿性分子的溫度改為300h,所得樣品記為#
22;
[0252] 將實(shí)施例1中輔助劑的加入量改為分子篩Bronsted酸量的2倍,所得樣品記為23#;[0253] 將實(shí)施例1中堿性分子的加入量改為分子篩Bronsted酸量的2倍,所得樣品記為#
24;
[0254] 對樣品15#~24#進(jìn)行表征和性能測試,測試結(jié)果顯示對樣品15#~24#均與樣品1#在堿性分子分布和吸附量相似;甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴初始反應(yīng)結(jié)果也相似。
[0255] 以上所述,僅是本申請的幾個實(shí)施例,并非對本申請做任何形式的限制,雖然本申請以較佳實(shí)施例揭示如上,然而并非用以限制本申請,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員,在不脫
離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi),利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動或修飾均等同于等
效實(shí)施案例,均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。以上所述,僅是本申請的幾個實(shí)施例,并非對本申請
做任何形式的限制,雖然本申請以較佳實(shí)施例揭示如上,然而并非用以限制本申請,任何熟
悉本專業(yè)的技術(shù)人員,在不脫離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi),利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出
些許的變動或修飾均等同于等效實(shí)施案例,均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。
聲明:
“表層富集堿性分子的分子篩材料、其制備方法及應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)