本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，涉及磷酸硅鋁分子篩領(lǐng)域，具體涉及一種sapo-5分子篩及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磷酸硅鋁分子篩(silicoaluminophosphates，簡(jiǎn)稱sapo分子篩)最開始是由美國(guó)的聯(lián)合碳化物公司(ucc)發(fā)明的(lok,b.m.；messina,c.a.；patton,r.l.；gajek,r.t.；cannan,t.r.；flanigen,e.m.j.am.chem.soc.1984,106,6092)。sapo分子篩是由alo4、sio4和po4四面體通過共用氧原子構(gòu)成的三維晶體結(jié)構(gòu)，在晶體內(nèi)的孔道中，si4+部分取代p5+或al3+產(chǎn)生酸性。sapo-5分子篩具有afi型結(jié)構(gòu)，骨架是由四元環(huán)和六元環(huán)構(gòu)成十二元環(huán)的一維孔道結(jié)構(gòu)，孔徑為0.8納米，具有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性(須沁華,sapo分子篩。石油化工，1988，3，186-192)。sapo-5分子篩在擇形催化、催化劑載體、裂化反應(yīng)和芳香族化合物反應(yīng)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

2、sapo-5分子篩的合成中，比較常用的方法是水熱合成法。張國(guó)宏(張國(guó)宏，sapo-5分子篩的合成相圖及其性能研究.石油化工,1989,9,600-605)通過水熱合成法，以正硅酸乙酯為硅源，以磷酸為磷源，以氫氧化鋁粉末為鋁源，以三乙胺為模板劑，經(jīng)過150℃和180℃兩段晶化法，合成出了sapo-5分子篩。于曉波等(sapo-5分子篩的制備與表征.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,28,4-7.)通過水熱合成法，以異丙醇鋁為鋁源，以磷酸為磷源，以二氧化硅為硅源，以三乙胺為模板劑制備出了sapo-5分子篩，并且考察了不同的水熱合成條件對(duì)sapo-5分子篩晶體形貌的影響。通過掃描電鏡可以看出，晶化溫度為140℃時(shí)，得到的sapo-5分子篩晶體為片狀六方形，正方體雜晶較多。當(dāng)晶化溫度為180℃時(shí)，得到的sapo-5分子篩晶體為六方棱柱形，當(dāng)溫度升高至200℃時(shí)，得到的sapo-5分子篩為球形。李宏愿等(李宏愿,梁娟,劉寶祥,等硅磷酸鋁分子篩sapo-5的合成.催化學(xué)報(bào),1987,1,103-107)通過水熱合成法，以擬薄水鋁石為鋁源，以磷酸為磷源，以硅溶膠為硅源，以四乙基氫氧化銨為模板劑，晶化溫度為200℃的條件下，制備出了sapo-5分子篩。劉中民等(beibei?gao，pengtian，mingrun?li，miao?yang，yuyan?qiao，linying?wang，shutao?xu?andzhongmin?liu，j.mater.chem.a，2015,3,7741–7749)以三乙胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，合成出由六邊形片狀堆積形成的柱狀sapo-5分子篩。

3、然而，市場(chǎng)對(duì)于sapo-5分子篩具有多樣性的需求，特別對(duì)于間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)的催化生成對(duì)二甲苯，由于對(duì)二甲苯相對(duì)于間二甲苯和鄰二甲苯具有經(jīng)濟(jì)重要性，因此如何提高轉(zhuǎn)化率及目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性是研究人員關(guān)注的方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種sapo-5分子篩及其制備方法和應(yīng)用。該sapo-5分子篩具有特殊的形貌，用于間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)，具有較高的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)物(對(duì)二甲苯)選擇性。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種sapo-5分子篩，其中，所述sapo-5分子篩包括納米晶體組成的球形顆粒，所述納米晶體包括多個(gè)長(zhǎng)條狀納米晶體。

3、本發(fā)明提供的sapo-5分子篩，由更小尺寸的納米晶體組成，更適用于間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)制備對(duì)二甲苯反應(yīng)，具有較高的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性。

4、另一方面，本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明所述的sapo-5分子篩的方法，包括將含有鋁源、磷源、硅源、水和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的混合物進(jìn)行晶化處理，其中所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑包括r為c1-c6直鏈或支鏈烷基，或c3-c6環(huán)烷基，優(yōu)選r為c4-c6直鏈或支鏈烷基。

5、本發(fā)明sapo-5分子篩的制備方法工藝簡(jiǎn)單，通過采用結(jié)構(gòu)為的化合物作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，產(chǎn)品效率高，成本低，對(duì)設(shè)備要求低，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。特別是4-丁基嗎啉。

6、另一方面，本發(fā)明還提供了所述的sapo-5分子篩或者本發(fā)明所述制備方法制得的sapo-5分子篩在多相催化、吸附分離或離子交換中的應(yīng)用，特別是間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)中作為催化劑的應(yīng)用。

7、另一方面，本發(fā)明還提供了一種對(duì)二甲苯的制備方法，其中，使用本發(fā)明所述的sapo-5分子篩或者本發(fā)明所述制備方法制得的sapo-5分子篩作為催化劑與間二甲苯接觸進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)。

8、通過使用本發(fā)明所述的sapo-5分子篩或本發(fā)明制備方法制備的sapo-5分子篩作為催化劑用于間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)，制備對(duì)二甲苯反應(yīng)，具有較高的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性。

技術(shù)特征：

1.一種sapo-5分子篩，包括納米晶體組成的球形顆粒，所述納米晶體包括多個(gè)長(zhǎng)條狀納米晶體。

2.如權(quán)利要求1所述的sapo-5分子篩，其中，所述球形顆粒的尺寸為0.5微米～20微米，所述納米晶體的尺寸為20納米～3000納米；優(yōu)選地，所述球形顆粒的尺寸為1微米～15微米，所述納米晶體的尺寸為50納米～2000納米。

3.如權(quán)利要求1或2所述的sapo-5分子篩，其中，所述多個(gè)長(zhǎng)條狀納米晶體沿同一方向取向排列；

4.如權(quán)利要求2所述的sapo-5分子篩，其中，所述的sapo-5分子篩包括第一球形顆粒、第二球形顆粒中的一種或多種；

5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的sapo-5分子篩，其中，所述sapo-5分子篩通過水熱法合成得到，合成原料包括鋁源、磷源、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑、硅源和水；所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑包括r為c1-c6直鏈或支鏈烷基，或c3-c6環(huán)烷基，優(yōu)選r為c4-c6直鏈或支鏈烷基，優(yōu)選所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑包括四丁基嗎啉。

6.如權(quán)利要求5所述的sapo-5分子篩，其中，鋁源、磷源、硅源、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和水的摩爾比為(0.2～2.5):(0.5～5.0):(0.05～1.5):(1～4):(30～200)，其中，所述鋁源以al2o3計(jì)，所述硅源以sio2計(jì)，所述磷源以h3po4計(jì)；優(yōu)選地，所述鋁源、磷源、硅源、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和水的摩爾比為(0.5～1.5):(1.0～3.0):(0.1～0.8):(2～4):(50～110)。

7.一種sapo-5分子篩的制備方法，包括將含有鋁源、磷源、硅源、水和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的混合物進(jìn)行晶化處理，其中所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑包括r為c1-c6直鏈或支鏈烷基，或c3-c6環(huán)烷基，優(yōu)選r為c4-c6直鏈或支鏈烷基；

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，還包括將晶化產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理；

9.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的sapo-5分子篩或者權(quán)利要求7～8任一項(xiàng)所述制備方法制得的sapo-5分子篩在多相催化、吸附分離或離子交換中的應(yīng)用，特別是間二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)中作為催化劑的應(yīng)用。

10.一種對(duì)二甲苯的制備方法，包括使用權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的sapo-5分子篩或者權(quán)利要求7～8任一項(xiàng)所述制備方法制得的sapo-5分子篩作為催化劑與間二甲苯接觸進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種SAPO?5分子篩及其制備方法和應(yīng)用。該SAPO?5分子篩包括由納米晶體組成的球形顆粒，所述納米晶體包括多個(gè)長(zhǎng)條狀納米晶體。本發(fā)明提供的SAPO?5分子篩適用于多相催化、吸附、分離以及離子交換，特別適用于間甲苯異構(gòu)化反應(yīng)，具有較高的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)物選擇性。

技術(shù)研發(fā)人員：申學(xué)峰,劉紅星,丁佳佳,錢坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6