[发明专利]通过水蒸气改性用于甲醇制汽油的催化剂及其制法与应用

权利要求书

1.一种通过水蒸气改性用于甲醇制汽油的催化剂，其特征在于：所述催化剂是采用SiO₂/Al₂O₃的摩尔比为10～1000的HZSM-5分子筛，与粘结剂捏合成型后，再经过水蒸气处理和酸处理，最后负载活性金属组分制备而成。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述HZSM-5分子筛是将SiO₂/Al₂O₃摩尔比为10～1000的ZSM-5分子筛进行氨交换所得的；

所述催化剂的平均粒径为1～4μm，N₂物理吸附测得的比表面积为250～500m²/g，孔容为0.1～0.8cm³/g。

3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述粘结剂，包括：拟薄水铝石、氧化铝、氧化硅、氧化镁、高岭土、磷酸铝中的一种或多种；

粘结剂的质量占催化剂总质量的10～50%。

4.如权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述粘结剂为拟薄水铝石、氧化铝、氧化硅中的一种或多种；

粘结剂的质量占催化剂总质量的10～30%。

5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述酸，包括：盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、草酸、柠檬酸、醋酸中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述活性金属组分包括：Zn、Ga、Ag等的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或多种；

其中，活性金属元素的质量占催化剂总质量的0.5～5%。

7.一种如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1）将SiO₂/Al₂O₃摩尔比为10～1000的ZSM-5分子筛进行氨交换，得到氢型HZSM-5分子筛，再将氢型HZSM-5分子筛与粘结剂混捏剂条成型，经干燥和焙烧后，得到成型后的条状HZSM-5；

2）将步骤1）所得的条状HZSM-5在温度400～700℃、水的液相质量空速为0.2～5h^-1的条件下水蒸气处理1～20小时；

3）在50～100℃下，将步骤2）所得产品加入到浓度为0.2～5mol/L酸的水溶液中处理0.2～10小时，然后将含HZSM-5的酸的水溶液过滤洗涤至过滤水呈中性，将所得固体产品干燥和焙烧；

4）将步骤3）所得产品加入到含活性金属组分的水溶液中浸渍，最后，经干燥和焙烧，得到催化剂。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，氨交换的条件为：按固液质量比1:10～1:30加入到0.5～5mol/L的NH₄Cl溶液中于60～90℃下氨交换1～5小时；

步骤1）、3）～4）中，干燥的条件为：在温度100～200℃下，干燥6小时以上；焙烧的条件为：在温度400～800℃下，焙烧4～10小时。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，水蒸气处理的条件为：温度500～650℃、水的液相质量空速为0.5～2h^-1、处理时间为3～10小时。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，处理的条件为：在70～90℃下，将步骤2）所得产品加入到浓度为0.5～3mol/L酸的水溶液中处理2～5小时。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤4）中，浸渍的原则为按照等体积浸渍的原则，浸渍时间为1～24小时。

12.一种如权利要求1～6任一项所述的催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂应用于以甲醇为原料合成汽油的反应中，其中，反应条件如下：

在固定床反应器中，以50～100wt%的甲醇水溶液为原料，在常压、反应温度为300～500℃、甲醇水溶液的质量空速为0.2～10h^-1下进行反应。

13.如权利要求12所述的应用，其特征在于：所述反应温度为300～400℃、甲醇水溶液的质量空速为1～5h^-1。