[发明专利]一种甲醇制汽油催化剂纳米Zn-ZSM-5的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及甲醇深加工，尤其是涉及一种甲醇制汽油催化剂纳米Zn-ZSM-5的制备方法。

背景技术

分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴 直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和 分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同、饱和程度不同、分子大小不同及沸点不同 的分子分离开来，被广泛应用于催化、离子交换和分离等领域。分子筛种类繁多，其中ZSM-5 分子筛是上世纪70年代由Mobil公司发明的一种具有重要用途的分子筛，具有MFI型拓扑结 构，属于高硅五元环型的沸石分子筛。

ZSM-5分子筛具有较大的比表面积，通常在300m²/g以上，并且具有良好的离子交换能 力，是一种良好的催化剂载体；由于该分子筛具有独特的微孔结构，其独特的交叉二维孔道 不仅为择形催化提供了空间限制作用，同时也为反应物和产物提供了丰富的进出通道，因此 可作为常用的择形催化剂；又因其具有强酸性，也可作为酸催化剂。ZSM-5的这些性质使它 可以用于烷基化、芳构化、催化裂化、加氢裂化、聚合、重整、歧化、选择氧化等众多催化 反应。

从目前已有的研究报道看，主要通过对ZSM-5催化剂的改性和对反应条件的优化来提高 催化剂的稳定性。专利CN1530322A中介绍了用碱溶液处理粒径较大的ZSM-5结构沸石，处 理后得到的ZSM-5具有较大的比表面积。

专利CN102464336A中介绍了先后用碱溶液、酸溶液对ZSM-5分子筛进行处理，最后经 分离、洗涤和干燥得到改性ZSM-5沸石，比表面积和孔径都有所提高

专利CN1240193中介绍了以正丁胺、水玻璃、硫酸铝、氢氧化钠、氯化钠、水为原料， 通过改变晶化时间、温度和碱金属盐的量来调节分子筛的晶粒尺寸，并解决了ZSM-5与母液 的分离困难的问题。

上述方法制得的催化剂，对于甲醇制汽油反应的催化寿命均不是很理想，因此提高催化 剂的稳定性是甲醇制汽油催化剂目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种甲醇制汽油催化剂纳米Zn-ZSM-5 的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)配制铝源、模板剂和碱溶液的混合液；

2)向混合液中加入硅源、锌盐，搅拌均匀后回流，得到的浑浊液离心分离、干燥、焙烧， 得纳米Zn-ZSM-5分子筛；

3)将步骤2)得到的纳米Zn-ZSM-5分子筛经离子交换、离心分离、干燥，焙烧，即得甲 醇制汽油催化剂纳米Zn-ZSM-5。

在步骤1)中，所述铝源可选自硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、异丙醇铝等中的一 种；所述模板剂可选自四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、乙二胺、正己胺等中的一种；所述 碱溶液可选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、氢氧化钙溶液等中的一种；

所述配制铝源、模板剂和碱溶液的混合液可将铝源与模板剂混合后加入碱溶液，持续搅 拌，直至均匀；所述持续搅拌的时间可为10～60min。

在步骤2)中，所述硅源可选自硅溶胶、硅凝胶、气相白炭黑、正硅酸乙酯等中的一种； 所述锌盐为硫酸锌、硝酸锌、氯化锌等中的一种；

所述搅拌的时间可为12～30h；所述回流的温度可为80～110℃，回流的时间可为24～ 50h；

在步骤1)和2)中，所述铝源、模板剂、碱溶液、硅源、锌盐的摩尔比可为：(0.2～0.5)∶ (3～6)∶(1.5～3)∶25∶(800～1500)。

在步骤3)中，所述离子交换可在铵盐溶液中离子交换，铵盐溶液的摩尔浓度可为0.2～ 1mol/L，离子交换的温度可为60～90℃，每次离子交换的时间可为2～6h；所述离心分 离的转速可为6000～10000r/min；所述干燥的温度可为80～110℃，干燥的时间可为8～ 20h；所述焙烧的温度可为450～600℃，焙烧的时间可为4～8h；所述将步骤2)得到的纳 米Zn-ZSM-5分子筛经离子交换、离心分离、干燥最好重复三次。

所述甲醇制汽油催化剂纳米Zn-ZSM-5可在甲醇制汽油中应用。