[发明专利]乙炔环三聚制苯用催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种乙炔环三聚制苯用催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包括：铬元素、钒元素和ZSM‑5载体，其中，基于所述ZSM‑5载体的质量，所述钒元素的负载量为0.1～2wt％，所述铬元素的负载量为0.01～1wt％。该催化剂成分简单易获得，且可显著提高乙炔的转化率和苯的选择性，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体而言，本发明涉及乙炔环三聚制苯用催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃(三者统称BTX)作为最基本的有机化工原料，广泛应用于制取橡胶、纤维、塑料、染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类裂解(约90％)，仅有约10％来源于煤炭化工。近年来，一方面石油资源逐渐减少，另一方面合成材料和其它精细化学品需求的日益增长对芳烃生产形成更高需求，因此开发芳烃生产的新技术势在必行。如果能够利用无环的简单分子，如甲烷、甲醇、乙炔等，使其发生芳构化反应直接转变为高附加值的轻质芳烃，将具有重要的战略意义。

乙炔具有极高的反应活性，其环三聚反应在热力学上是强放热的。同时在反应过程中可能形成四聚物、五聚物、多聚物等。而现有的采用催化剂催化乙炔生成苯的反应，存在着反应条件苛刻、反应进料组分复杂或催化剂易失活等问题，且乙炔的转化率和苯的选择性较低。因此，现有的由乙炔制备苯的技术仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种乙炔环三聚制苯用催化剂及其制备方法和应用。该催化剂成分简单易获得，且可显著提高乙炔的转化率和苯的选择性，具有很好的应用前景。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种乙炔环三聚制苯用催化剂，根据本发明的实施例，该催化剂包括：铬元素、钒元素和ZSM-5载体，其中，基于所述ZSM-5载体的质量，所述钒元素的负载量为0.1～2wt％，所述铬元素的负载量为0.01～1wt％。

根据本发明实施例的乙炔环三聚制苯用催化剂，通过选取ZSM-5为载体，一方面因ZSM-5载体的孔径与苯分子的孔径极其吻合，可以显著提高苯的选择性；另一方面，因ZSM-5孔径较多，有利于苯分子扩散，从而可降低多取代苯等重芳烃的生成。此外，该催化剂成分简单、容易获得，且可显著提高乙炔的转化率(可达40％)和苯的选择性(大于90％)，具有很好的应用前景。

另外，根据本发明上述实施例的乙炔环三聚制苯用催化剂还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，基于所述ZSM-5载体的质量，所述钒元素的负载量为0.1～1.5wt％，所述铬元素的负载量为0.01～0.5％。由此，有利于提高乙炔环三聚制苯用催化剂的品质。

在本发明的一些实施例中，基于所述ZSM-5载体的质量，所述钒元素的负载量为0.1～1wt％，所述铬元素的负载量为0.01～0.2％。由此，可进一步提高乙炔环三聚制苯用催化剂的品质。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述乙炔环三聚制苯用催化剂的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将钒盐与热水混合，以便得到钒盐溶液；

(2)将铬盐与热水混合，以便得到铬盐溶液；

(3)将ZSM-5与所述钒盐溶液混合浸渍，干燥后粉碎，以便得到ZSM-5负载的钒催化剂；

(4)将所述ZSM-5负载的钒催化剂与所述铬盐溶液混合浸渍，干燥后粉碎并进行焙烧，以便得到乙炔环三聚制苯用催化剂。