一种无粘结剂自成型MOR分子筛的制备方法与应用

专利2025-04-05  22


本发明涉及mor分子筛催化剂,具体涉及一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法与应用,属于催化剂领域。


背景技术:

1、乙醇作为原料、绿色溶剂和燃油添加剂,在全球市场上有着广泛的需求。二甲醚(dme)羰基化制备乙酸甲酯(ma),ma加氢合成乙醇是一种新颖、绿色且经济的乙醇合成路线。mor分子筛由于其独特的空间结构和酸性位点,在二甲醚羰基化过程中表现出极高的催化活性。

2、目前对mor分子筛的研究主要集中在酸性位点调控,形貌调控,以及孔道调控等。但是传统分子筛的合成只是得到粉末样品,粉体较细,回收困难,易流失,不适宜直接装入大型设备,催化剂必需经过成型这一过程才可用于工业应用。在传统的mor分子筛成型过程中,为了提高催化剂机械强度,通常会添加硅溶胶、拟薄水铝石等粘结剂。粘结剂的种类及含量会直接影响催化剂的力学性能及催化性能。比如减少催化剂的活性组分,覆盖分子筛表面,堵塞孔隙和通道等。若不添加粘结剂,得到的成型分子筛往往机械强度较低。若通过二次晶化将粘结剂转化为目标分子筛,不仅合成过程更加复杂,还会增加有机模板剂的使用量。有机模板剂不仅价格昂贵,还会带来大量废水和焙烧产生的有害气体。

3、因此,寻求一种不使用粘结剂和有机模板剂,且能够自成型的mor分子筛合成路径是十分必要的。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,过程简单,不使用粘结剂和有机模板剂,成本低。

2、本发明的另一目的是提供由上述方法制备的mor分子筛的应用。

3、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

4、一方面,本发明提供一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,包括以下步骤:

5、(1)将氢氧化钠溶于碱性硅溶胶中,在室温下搅拌30min;然后加入铝源,继续搅拌1h,凝胶中各组分按其氧化物计的摩尔比为sio2:al2o3:na2o:h2o=1:0.05:0.20:7.79;搅拌结束后在室温下陈化1h;

6、(2)将步骤(1)所制备的凝胶转移至水热釜中,密封后在170℃晶化5天;晶化结束后冷却降温,所得成型固体产品经洗涤、干燥,得到钠型mor分子筛;

7、(3)将步骤(2)中得到的钠型mor分子筛放入铵盐溶液中进行离子交换,重复3次后,洗涤、干燥,焙烧,得到氢型成型mor分子筛。

8、优选的,步骤(1)所述的碱性硅溶胶中sio2质量分数为30%。

9、优选的,步骤(1)所述的铝源选自偏铝酸钠、拟薄水铝石、硫酸铝、氢氧化铝、氯化铝其中的一种;更最优选的,所述的铝源为偏铝酸钠。

10、优选的,步骤(2)所述的干燥温度为50℃~80℃,时间为12h。

11、优选的,步骤(3)所述的铵盐为硝酸铵或者氯化铵,铵盐溶液的浓度为1mol/l,离子交换的条件为:交换温度为80℃,交换时间为8h,交换次数为3~6次,钠型mor分子筛与铵盐溶液的固液比为1:100g/ml。

12、优选的,步骤(3)所述的离子交换过程在震荡床上进行。

13、优选的,步骤(3)所述的干燥温度为100~120℃,时间为12h。

14、优选的,步骤(3)所述的焙烧温度为550℃,时间为12h。

15、另一方面,本发明还提供上述方法制备的mor分子筛在二甲醚羰基化制备乙酸甲酯反应中的应用。

16、原料中二甲醚与co的摩尔比=1:(5~100),优选1:(5~50);反应温度为180~300℃,反应压力为1~3mpa;气时空速为1000~5000h-1。

17、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

18、1、本发明提供的方法在整个制备过程中没有使用昂贵、有毒的有机模板剂,这不仅降低了生产成本,还能广泛用于工业生产;

19、2、本发明提供的方法在整个制备过程中没有使用粘结剂,这不仅使分子筛的成型更加简便,而且避免了添加了粘结剂造成的活性组分减少和分子筛孔道阻塞;

20、3、本发明提供的制备方法使用碱性硅溶胶为硅源,硅溶胶本身含有水,不需要额外添加水,且在制备过程中添加硅溶胶,可以一锅法直接制备厘米级成型的mor分子筛,更适用于工业化生产及分子筛的工业应用;

21、4、对于二甲醚羰基化制备乙酸甲酯这一反应,不添加粘结剂的成型mor相比于商业mor拥有更高的二甲醚转化率。



技术特征:

1.一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的碱性硅溶胶中sio2质量分数为30%。

3.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的铝源选自偏铝酸钠、拟薄水铝石、硫酸铝、氢氧化铝、氯化铝其中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的干燥温度为50℃~80℃,时间为12h。

5.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的铵盐为硝酸铵或者氯化铵,铵盐溶液的浓度为1mol/l,离子交换的条件为:交换温度为80℃,交换时间为8h,交换次数为3~6次,钠型mor分子筛与铵盐溶液的固液比为1:100g/ml。

6.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的离子交换过程在震荡床上进行。

7.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的干燥温度为100~120℃,时间为12h。

8.根据权利要求1所述的一种无粘结剂自成型mor分子筛的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的焙烧温度为550℃,时间为12h。

9.权利要求1至8任一项所述的方法制备的mor分子筛在二甲醚羰基化制备乙酸甲酯反应中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,原料中二甲醚与co的摩尔比=1:5~50;反应温度为180~300℃;反应压力为1~3mpa;气时空速为1000~5000h-1。


技术总结
本发明公开了一种无粘结剂自成型MOR分子筛的制备方法与应用。制备步骤是将氢氧化钠、碱性硅溶胶、铝源进行混合,搅拌陈化形成凝胶后,将其转移至水热釜中,密封后在170℃下晶化反应5天,晶化结束后可得到成型的厘米级MOR分子筛。该催化剂用于二甲醚羰基化制备乙酸甲酯反应时,相比于商业MOR拥有更高的二甲醚转化率。在本发明中,通过一锅法直接制备了厘米级成型MOR分子筛,并进行了简易的放大实验,且在整个合成过程中没有使用昂贵、有毒的有机模板剂,也无需另外添加粘结剂,这不仅有利于环境保护,还可降低生产成本,适用于工业化生产。

技术研发人员:冯晓博,邓攀,曹景沛,刘天龙,赵云鹏,李元志,任志洋
受保护的技术使用者:中国矿业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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