專利名稱：一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沸石，尤其是涉及一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法。
技術(shù)背景
絲光沸石屬于正交晶系，具有直徑為6. 5X7. OA的橢圓形十二元環(huán)孔道和直徑為2.6X5. 7A的八元環(huán)孔道骨架密度為17. 2T/1000A3。絲光沸石在工業(yè)上主要用于甲苯歧化，在石油催化裂解行業(yè)中則用于制備乙烯和丙烯工業(yè)。
現(xiàn)有合成絲光沸石的發(fā)明專利有許多，國外的發(fā)明專利有US4585640、US3714366A 和EP0109729A1等。國內(nèi)的發(fā)明專利包括《高硅絲光沸石的合成方法》，專利號 00116530. 5 ;《高硅鋁比絲光沸石的合成方法》，專利號97106453.9等，上述專利的方法基本為化學(xué)試劑合成為主，高嶺土只作為部分鋁源少量添加的合成原料中，還無法稱之為絲光沸石的礦物合成。Mignoni, MarceIoL.等在文獻(xiàn)《Synthesis of mordenite using kaolin as Si and Alsource》中以高嶺土為部分娃源和招源合成了絲光沸石,其基本工藝為將高嶺土高溫煅燒(700 1000°C)后得到的偏高嶺土，并將其與Na2SiO3與溶液混合調(diào)整PH后將其水熱晶化得到絲光沸石產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可明顯降低絲光沸石的合成成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，克服傳統(tǒng)工藝中對高嶺土原料品質(zhì)要求高的缺點(diǎn)，不需要高溫活化高嶺土的高能耗工藝環(huán)節(jié)且合成過程無需要添加成本遠(yuǎn)高于天然礦物的硅鋁化學(xué)試劑作為合成原料，具有合成原料價(jià)格低廉、合成能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法。
本發(fā)明包括以下步驟
I)將石英與堿液混合，反應(yīng)后過濾去除雜質(zhì)并用水稀釋，得石英堿溶液；
2)將高嶺土與堿液混合，反應(yīng)后過濾分離出活化高嶺土原料；
3)將步驟2)所得的活化高嶺土溶于鹽酸中，攪拌反應(yīng)后，將所得的溶液過濾除雜，得不含固體礦物雜質(zhì)的高嶺土酸解液；
4)將步驟I)所得的石英堿溶液與步驟3)所得高嶺土酸解液混合，攪拌得穩(wěn)定活性硅鋁凝膠；
5)用HCl溶液調(diào)節(jié)步驟4)所得的穩(wěn)定活性硅鋁凝膠pH至12后裝入水熱釜，水熱合成后水洗過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品；
6)將步驟5)所得絲光沸石初級產(chǎn)品重結(jié)晶反應(yīng)，自然冷卻后得到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。
在步驟I)中，所述石英與堿液的配比可為石英I. 5 2g 堿液16ml ;所述堿液的濃度可為4 6mol/L ;所述反應(yīng)的溫度可為190 240°C，反應(yīng)的時(shí)間可為8 24h。
在步驟2)中，所述高嶺土與堿液的配比可為高嶺土3g 堿液16ml，所述堿液的濃度可為4 6mol/L，所述反應(yīng)的溫度可為160 240°C，反應(yīng)的時(shí)間可為3 24h。
在步驟3)中，所述鹽酸的濃度可為I. 2 4mol/L ;所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間可為O.5 2h。
在步驟4)中，所述步驟I)所得的石英堿溶液與步驟3)所得高嶺土酸解液的體積比可為(5 10) I。
在步驟5)中，所述HCl溶液的濃度可為lmol/L ;所述水熱合成的溫度可為190°C， 水熱合成的時(shí)間可為24 72h。
在步驟6)中，所述重結(jié)晶反應(yīng)的溫度可為500°C，重結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間可為3h。
本發(fā)明利用水熱法處理高嶺土和石英，得到活化高嶺土和石英堿溶液，并將水熱處理后的高嶺土酸解，得到高嶺土的酸解液，再將高嶺土酸解液與石英堿溶液混合得到硅鋁凝膠，并用HCl溶液將硅鋁凝膠調(diào)至pH值為12，然后水熱晶化、煅燒到絲光沸石產(chǎn)品，該方法較傳統(tǒng)方法具有能耗小，成本低的優(yōu)點(diǎn)，此外合成產(chǎn)品不含傳統(tǒng)工藝中高嶺土中難以去除的礦物雜質(zhì)，其產(chǎn)品性能與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品有較大提高。
本發(fā)明較現(xiàn)有發(fā)明專利和文獻(xiàn)報(bào)道的創(chuàng)新之處在于以天然礦物高嶺土和石英為合成絲光沸石的全部硅源和鋁源，合成過程中無需高能耗的高嶺土高溫煅燒工序，且不用加入高成本的化學(xué)試劑作為原料。本發(fā)明中得到的絲光沸石產(chǎn)品不含高嶺土原料中的石英、云母等伴生雜質(zhì)礦物。因此本發(fā)明較傳統(tǒng)工藝具有原料成本低，生產(chǎn)能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例合成方絲光沸石的X-射線衍射譜。在圖I中，橫坐標(biāo)為衍射角2θ/(° )，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度(計(jì)數(shù))。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例合成方絲光沸石的電子顯微鏡照片。在圖2中，標(biāo)尺為20 μ m。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
取3g高嶺土與16ml4mol/L氫氧化鈉溶液攪拌均勻后放入水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在240°C保溫3h后取出。再將活化高嶺土溶于IOOml濃度為I. 2mol/L的鹽酸中攪拌反應(yīng)O. 5h后過濾，取濾液得到高嶺土酸解液。取I. 5g石英與16ml5mol/L氫氧化鈉溶液混合均勻后置于水熱釜中并在240°C下保溫9h得到石英堿溶液。將石英堿溶液過濾除雜待用。將8ml高嶺土酸解液與上述石英堿溶液混合得到硅鋁凝膠再加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH 到12后置于水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在190°C保溫48h后，洗滌過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品，然后在500°C下保溫3h即得到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。
實(shí)施例2
取3g高嶺土與16ml5mol/L氫氧化鈉溶液攪拌均勻后放入水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在190°C保溫9h后取出。再將活化高嶺土溶于IOOml濃度為I. 5mol/L的鹽酸中攪拌反應(yīng)O. 5h后過濾，取濾液得到高嶺土酸解液。取2g石英與16ml4mol/L氫氧化鈉溶液混合均勻后置于水熱釜中并在240°C下保溫12h得到石英堿溶液。將石英堿溶液過濾除雜待用。將12ml高嶺土酸解液與上述石英堿溶液混合得到硅鋁凝膠再加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH到12后置于水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在190°C保溫72h后，洗滌過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品，然后在500°C下保溫3h即得到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。
實(shí)施例3
取3g高嶺土與16ml6mol/L氫氧化鈉溶液攪拌均勻后放入水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在260°C保溫34h后取出。再將活化高嶺土溶于IOOml濃度為2mol/L的鹽酸中攪拌反應(yīng)O. 5h后過濾，取濾液得到高嶺土酸解液。取2g石英與16ml6mol/L氫氧化鈉溶液混合均勻后置于水熱釜中并在240°C下保溫18h得到石英堿溶液。將石英堿溶液過濾除雜待用。將IOml高嶺土酸解液與上述石英堿溶液混合得到硅鋁凝膠再加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH 到12后置于水熱反應(yīng)釜中。將水熱反應(yīng)釜在190°C保溫60h后，洗滌過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品，然后在500°C下保溫3h即得 到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于包括以下步驟1)將石英與堿液混合，反應(yīng)后過濾去除雜質(zhì)并用水稀釋，得石英堿溶液；2)將高嶺土與堿液混合，反應(yīng)后過濾分離出活化高嶺土原料；3)將步驟2)所得的活化高嶺土溶于鹽酸中，攪拌反應(yīng)后，將所得的溶液過濾除雜，得不含固體礦物雜質(zhì)的高嶺土酸解液；4)將步驟I)所得的石英堿溶液與步驟3)所得高嶺土酸解液混合，攪拌得穩(wěn)定活性硅鋁凝膠；5)用HCl溶液調(diào)節(jié)步驟4)所得的穩(wěn)定活性硅鋁凝膠pH至12后裝入水熱釜，水熱合成后水洗過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品；6)將步驟5)所得絲光沸石初級產(chǎn)品重結(jié)晶反應(yīng)，自然冷卻后得到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟I)中，所述石英與堿液的配比為石英I. 5 2g 堿液16ml。
3.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟I)中，所述反應(yīng)的溫度為190 240°C，反應(yīng)的時(shí)間為8 24h。
4.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟2)中，所述高嶺土與堿液的配比為高嶺土 3g :堿液16ml。
5.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟I)和2)中，所述堿液的濃度為4 6mol/L。
6.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟2)中，所述反應(yīng)的溫度為160 240°C，反應(yīng)的時(shí)間為3 24h。
7.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟3)中，所述鹽酸的濃度為I. 2 4mol/L ;所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間可為O. 5 2h。
8.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟4)中，所述步驟I)所得的石英堿溶液與步驟3)所得高嶺土酸解液的體積比為(5 10) I。
9.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟5)中，所述HCl溶液的濃度為lmol/L ;所述水熱合成的溫度可為190°C，水熱合成的時(shí)間可為24 72h。
10.如權(quán)利要求I所述的一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，其特征在于在步驟6)中，所述重結(jié)晶反應(yīng)的溫度為500°C，重結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間為3h。
全文摘要
一種利用高嶺土和石英合成絲光沸石的方法，涉及一種沸石。將石英與堿液混合，反應(yīng)后過濾去除雜質(zhì)并用水稀釋，得石英堿溶液；將高嶺土與堿液混合，反應(yīng)后過濾分離出活化高嶺土原料；將所得的活化高嶺土溶于鹽酸中，攪拌反應(yīng)后，將所得的溶液過濾除雜，得不含固體礦物雜質(zhì)的高嶺土酸解液；將所得的石英堿溶液與高嶺土酸解液混合，攪拌得穩(wěn)定活性硅鋁凝膠；用HCl溶液調(diào)節(jié)所得的穩(wěn)定活性硅鋁凝膠pH至12后裝入水熱釜，水熱合成后水洗過濾得到絲光沸石初級產(chǎn)品；將所得絲光沸石初級產(chǎn)品重結(jié)晶反應(yīng)，自然冷卻后得到結(jié)晶度良好的絲光沸石產(chǎn)品。具有合成原料價(jià)格低廉、合成能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01B39/26GK102976354SQ20121057065
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者宓錦校, 王景泉 申請人:廈門大學(xué)