在不均勻的 小塊地區(pocket)或區域。在老化漿料的混合物中,第一老化漿料的重量百分比可在從約 1 %至約99%,優選從約10%至約80%且更優選從約20%至約50%的范圍內。在完成形成混 合物步驟108后,方法繼續到誘導結晶步驟120。
[0041] 在誘導結晶步驟120中,從老化漿料的混合物中誘導結晶包含SAP0-34分子篩的 SAPO分子篩。在本發明的一個實施方案中,通過使用兩個步驟的加熱方案,即,第一加熱步 驟110和第二加熱或結晶步驟112誘導結晶。
[0042] 在第一加熱步驟110中,將漿料混合物在高溫下額外地老化以確保在整個漿料混 合物中形成并混合晶核前體。在一個實施方案中,將老化漿料的混合物最初加熱到從約50 °C至約200°C,優選從約80°C至約150°C范圍內的第一溫度,然后保持在第一溫度從約0.5小 時至約24小時,優選從約1小時至約10小時范圍內的時間。據信,經由第一加熱步驟110的該 進一步化熟誘導形成更大量的晶核,這些晶核可導致形成具有高結構純度的SAP0-34的均 勻小晶體。在完成第一加熱步驟110后,方法繼續到結晶步驟112。
[0043] 在結晶步驟112中,將漿料混合物進一步加熱到第二溫度,并保持在第二溫度一定 的時間。在一個實施方案中,將漿料混合物進一步加熱到從約150°C至約250°C,優選從約 150°C至約220°C范圍內的第二溫度,然后保持在第二溫度從約0.5小時至約70小時且優選 從約1小時至約50小時范圍內的時間。一般來講,該第二溫度應當高于第一加熱步驟110中 的第一溫度。
[0044]不拘泥于特定的理論,據信,在結晶步驟112中,當將包含SAP0-34的晶核前體的第 一老化漿料與包含SAPO構建單元的第二老化漿料在結晶溫度下合并時,SAP0-34的晶核前 體"引導" SAPO構建單元形成或使得SAPO構建單元能夠形成具有高結構純度的SAP0-34分子 篩。據信,這樣的SAP0-34的晶核前體的存在對于產生具有高結構純度的SAP0-34晶體可以 是至關重要的。此外,所得的SAP0-34分子篩在尺寸上是小的,且在其尺寸分布上相對均勻。 在一個實施方案中,SAP0-34晶體的平均直徑小于3μπι。
[0045]誘導結晶步驟120的另一個實施方案可包括單一加熱步驟方案,其中,將老化漿料 的混合物加熱到與結晶步驟112的第二溫度相同的溫度,但加熱速率不超過每分鐘HTC。在 一個實施方案中,將老化漿料的混合物加熱到從約150°C至約250°C,優選從約150°C至約 220 °C范圍內的溫度,然后將混合物保持在該溫度從約0.5小時至約70小時,優選從約1小時 至50小時范圍內的時間。在完成誘導結晶步驟120后,方法繼續到分離步驟114。
[0046] 在分離步驟114中,從產物漿料回收包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩。分離步驟 114可包括從產物漿料中過濾SAPO固體并洗滌SAPO固體。過濾設備的非限制性實例包括使 用濾布或濾紙的真空過濾、帶式過濾機、壓濾機、離心機和/或膜式過濾器。分離步驟114可 在從10至100°C且優選從室溫至70°C范圍內的溫度下進行。在一個實施方案中,固體SAPO分 子篩可通過過濾步驟,通過諸如帶式過濾機、壓濾機和膜式過濾器之類的過濾器和/或通過 離心機分離。分離的固體SAPO分子篩然后通過水洗滌。洗滌可使用上述過濾設備以從10至 100°C且優選從室溫至70°C范圍內的洗滌水溫度進行。洗滌的目的是從回收的SAPO固體中 除去殘余的化合物/鹽。調整洗滌步驟的數目以及洗滌水的量和pH以確保回收的SAPO固體 不含任何雜質。例如,如果將硅酸鈉用作硅前體,則可能有利的是,將洗滌水酸化以從回收 的SAPO固體中除去殘余的鈉雜質。在分離步驟114后,收集固體SAPO分子篩。固體SAPO分子 篩中的水含量可低于80重量%,且優選低于60重量%。在完成分離步驟114后,方法繼續到 干燥步驟116。
[0047]在干燥步驟116中,將包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩干燥以變成自由流動的粉 末。在一個實施方案中,將包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩在靜態烘箱、急驟干燥器和/或 滾筒式干燥器中在從50°C至250°C且優選從80°C至150°C范圍內的溫度下在大氣條件或氣 體(如空氣)流下干燥。在干燥步驟116后,SAPO分子篩中的水含量可低于20%,且優選低于 10%〇
[0048]在完成干燥步驟116后,所得的固體產物在晶相中包含至少90 %的SAP0-34且優選 95%的SAP0HSAP0-34分子篩可具有基于無水形式的以mR:(Six · Aly · Pz)02描述的化學 組成,其中m在0.02至0.2的范圍內,X在0.02至0.2的范圍內,y在0.3至0.6的范圍內,并且z 在0.3至0.6的范圍內。在完成干燥步驟116后,方法繼續到煅燒步驟118。
[0049] 在煅燒步驟118中,將包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩煅燒以除去或燒盡殘余的 一種或多種有機結構導向劑。包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩可在靜態爐、移動床爐和/ 或回轉煅燒爐中在從350°C至750°C范圍內的溫度下在大氣條件或氣體(如空氣、氧氣或氮 氣)流下煅燒。空氣是優選的。以使得在經煅燒的固體產物中從殘余的一種或多種有機結構 導向劑留下的總碳可不超過5%且優選不超過1%的方式調節煅燒條件。經煅燒的固體產物 在850°C下保持5小時的總重量損失可以不超過15%,且優選不超過10%。
[0050] 在一個實施方案中,回收的SAPO分子篩包含至少90%的SAP0-34分子篩。在另一個 實施方案中,回收的SAPO分子篩包含至少95%的SAP0-34分子篩。
[00511 來自分離步驟114、干燥步驟116和/或煅燒步驟118的包含SAP0-34分子篩的SAPO 分子篩可進一步與諸如基體材料和粘合劑之類的配制劑組合以形成催化劑顆粒。在一個實 施方案中,用于制備催化劑顆粒的SAPO分子篩包含來自第1至14族的一種或多種金屬元素, 如過渡金屬元素。金屬元素可以通過在從形成步驟100到形成混合物步驟108的任何合成步 驟期間將含金屬的化合物如金屬鹽或/和氫氧化物引入漿料而并入。在另一個實施方案中, 可在結晶步驟112后通過物理混合、離子交換和/或浸漬將含金屬的化合物引入SAPO分子 篩。
[0052]這些催化劑顆粒的粒度可在從10微米至5毫米的范圍內,取決于反應器操作的類 型。例如,對于流化床反應器,從10至150微米,優選從50至100微米的平均粒度是合適的。對 于固定床操作,從Imm至5mm,優選從1.5至3mm的平均粒度是合適的。
[0053] 在催化劑顆粒中基于干重,包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩的重量百分比可為 從20%至90%。基體材料優選選自粘土,如高嶺土,其在催化劑顆粒中的重量百分比在從 20%至90%的范圍內。基體材料可以是一種材料或兩種或更多種材料的組合。基體材料通 常發揮填料的作用以降低成本和/或控制反應物及產物在整個催化劑顆粒中的擴散。
[0054]粘合劑可包括基于鋁或基于硅的粘合劑。粘合劑的非限制性實例包括硝酸鋁、氯 化錯、氯化錯水凝膠(aluminium chlorohydrol)、硫酸錯、磷酸錯、膠溶氧化錯、膠溶氫氧化 鋁、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠以及它們的任意組合,其在催化劑顆粒中的重量百分比在從 5%至30%的范圍內。粘合劑用于將本發明中的催化活性組分如SAP0-34與基體材料如粘土 粘合,以形成具有所需強度的成型顆粒。
[0055]可將包含SAP0-34分子篩的SAPO分子篩和配制劑在具有或不具有機械研磨的情況 下混合,然后將混合物轉化成具有所需尺寸和形狀的顆粒,接著是在從200°C至700°C范圍 內的溫度下在大氣條件或氣體(如空氣)流下持續從1小時至10小時范圍內的時間的煅燒步 驟,。在一個實施方案中,將混合物噴霧干燥以形成平均粒度在從10至200μπι且優選從50至 100μπι范圍內的球形顆粒。
[0056] 配制的催化劑可用于將輕質含氧化合物(oxygenate)轉化成輕質稀經。輕質含氧 化合物原料包括醇、醛、酮、醚或它們的混合物,且更優選含有1至6個碳原子的輕質醇和醚。 尤其有利的是,將如本文所公開的具有高結構純度的SAP0-34用于如Kaiser (美國專利4, 499,327)所述的甲醇至烯烴(MTO)的轉化。
[0057] 下文,將參考實施例更詳細地描述本發明。然而,本發明的范圍不限于以下實施 例。 實驗
[0058]本發明中的結構純度定義為由合成路線產生的總結晶材料中SAP0-34的百分比。 [0059] SAPO分子篩中SAP0-34的結構純度基于XRD測量的衍射圖譜計算。本發明的SAPO-34分子篩的特征X射線衍射(XRD)圖譜在表1中闡述。 藍
然后根據下式計算SAP0-34的結構純度(SAPO-34% ): 3八卩0-34%=48&。〇34/(48&。〇34+48&。〇5+4其他+4未知)\100% 其中Asapci34是在2Θ = 9·6° ±0.2°處的XRD峰的面積;Asapci5是在2Θ = 7.4° ±0.2°處的XRD 峰的面積;AMk是不與SAPO-5和SAPO- 3 4相關的任何其他鑒定相的最強峰的面積;且A^a是不 與SAP0-5、SAP0-34和任何其他鑒定相相關的所有未鑒定峰的組合面積。<