[发明专利]一种铁改性薄板型ZSM-5沸石催化剂的制备方法

说明书

一种铁改性薄板型ZSM‑5沸石催化剂的制备方法，包括：对铝源进行惰性或者活化处理；将经过处理得到的铝源在搅拌下加到硅源和模板剂制备的胶液中，制成凝胶混合物，凝胶混合物的摩尔组成为：SiO₂/Al₂O₃＝10～1000，Na₂O/SiO₂＝0～0.5，R/SiO₂＝0.2～2.0，H₂O/SiO₂＝8～100，R为模板剂；将凝胶混合物与铁源混合均匀制成铁改性凝胶，铁源占铁改性凝胶总质量的1％～10％；将制备好的铁改性凝胶水热晶化，晶化出的固体经过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到铁改性薄板型ZSM‑5沸石。该方法不需要引入模板剂及导向剂；用不同铁源进行改性一步法得到产物；不需要后续改性即合成产物。

技术领域

本发明涉及一种薄板型FCC助催化剂的制备方法，特别是一种铁改性的薄板型ZSM-5沸石的制备方法。

背景技术

美国Mobil石油公司发明的ZSM-5沸石(USP 3702886)以其独特的孔道结构和良好的催化性能成为一种非常重要的择形催化材料。ZSM-5沸石是催化裂化、甲苯歧化、苯和甲苯烷基化以及低碳烃芳构化等许多传统催化技术的助剂和催化剂，也是甲醇制汽油和甲醇制丙烯等新兴煤化工技术的首选催化剂。

由于ZSM-5沸石属于微孔沸石，孔道尺寸较小，在一定程度上限制了它在大分子催化反应中的应用。解决这一问题的方法主要有两种，一种是在ZSM-5沸石微孔结构中引入介孔结构或将介孔材料的孔壁晶化为微孔，形成有利于大分子化合物扩散的传输通道；另一种方法就是合成具有纳米尺度的超细分子筛。这两种方法都可以有效的提高ZSM-5沸石催化剂活性，尤其是抗积碳失活性能，但是其酸性较弱和水热稳定性相对较低等问题一直存在。而将分子筛的晶体粒度从微米级降低到纳米级，其传质、吸附及催化等性能均会发生变化。

纳米ZSM-5沸石具有更大的外表面积和更高的晶内扩散速率，孔道短，且存在大量的晶间孔，在提高催化剂的利用率、增强大分子转化能力、减小深度反应、提高选择性等方面均表现出更为优越的性能，在一些烃类催化转化反应中显示出更好的活性、选择性以及强的抗积炭失活能力。但是，纳米ZSM-5沸石的原粉易团聚(团聚体尺寸可达微米级)、难加工，其催化剂制品的机械强度低、耐磨性差。多级孔ZSM-5沸石则介孔范围不可控、空间分布不均匀，而且其水热合成路线成本高，碱液脱硅后处理制备路线收率低环境污染大。

薄板型ZSM-5沸石可以成功解决纳米及多级孔ZSM-5沸石的弊端。薄板型ZSM-5沸石是指晶体在a-轴和c-轴方向(正弦孔道)的生长有利、而b-轴方向(直孔道)的生长受限时产生的晶体形状，其孔道结构不变。

薄板型ZSM-5沸石不仅直孔道短，其正弦孔道因借相邻直孔道连接外界，所以也相对变短。因此，薄板型ZSM-5沸石的微孔不易堵塞，内扩散阻力减小，活性中心易接近。当b-轴厚度因生长受限而低于100纳米时，则薄板型ZSM-5沸石就变成了纳米薄片(二维纳米材料)。由图1不难理解，即便如此，ZSM-5沸石晶体的a-轴和c-轴仍可保持微米尺寸，这可起到防止晶粒团聚的作用。