[发明专利]一种甲醇芳构化催化剂及其制备与应用

说明书

一种甲醇芳构化催化剂，包括55～80质量％的改性IM‑5/SAPO‑34复合分子筛和20～45质量％的二氧化硅，所述的改性IM‑5/SAPO‑34分子筛中的改性金属为M和RE，其中M选自Zn、Ga、Cu或Ag，RE为Ce或La，所述改性IM‑5/SAPO‑34复合分子筛中，改性IM‑5分子筛含量为10～95质量％，SAPO‑34分子筛含量为5～90质量％，所述改性IM‑5分子筛中M以氧化物计的含量为1.0～8.0质量％，RE以氧化物计的含量为2.0～10.0质量％。该催化剂可将甲醇直接转化为芳烃产物，具有较高的C₈芳烃收率和对二甲苯选择性。

技术领域

本发明涉及一种芳构化催化剂及制备方法与应用，具体地说，是一种甲醇芳构化催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯(简称BTX)是基础有机原料，主要用于生产化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品，尤其是对二甲苯，是合成聚酯PET的基本原料。BTX芳烃有83％来自于催化重整生成油和裂解汽油，对石油资源有着很强的依赖性。芳烃下游产品消费的增长促使芳烃需求的不断增加，数据显示，2005至2010年，中国对二甲苯的表观消费量增加了近168％。因此，对于石油资源相对缺乏的中国，芳烃需求的不断增长决定了寻求石油以外的芳烃生产路线的必然性。

甲醇制芳烃技术(MTA)是在我国煤炭相对较丰富、大型化甲醇生产技术成熟和甲醇产能远远超过需求的背景下发展起来的。该技术是指甲醇在催化剂的作用下，直接转化为芳烃的技术。目前较为常用的催化剂为金属改性的酸性分子筛，且酸性分子筛以ZSM-5为主，通过加入改性组分来提高BTX选择性和催化剂稳定性。MTA工艺技术在我国发展很快，如清华大学与山西煤化所的工艺已经开始中试或应用于示范厂阶段，但催化剂仍存在失活较快、BTX选择性较低等问题，因此需要通过催化剂的设计改善其稳定性及提高芳烃选择性。

复合分子筛由于结合了两种不同分子筛的孔道结构和酸性特征，具有比单一分子筛更强的适用性能。近年来，复合分子筛的设计、合成与应用也成为一大研究热点。

CN105312082A合成了SAPO-34/ZSM-5复合分子筛，将其应用于催化MTA反应，催化剂单程寿命得到延长且低碳烯烃选择性得到提高。

另外，于跃等人(《应用化工》，第44卷第3期，2015年3月，P434-437)采用机械混合发制备了SAPO-34/ZSM-5复合分子筛，表征结果显示该复合分子筛的孔径呈介微孔结构，其比表面积、孔容均高于ZSM-5和SAPO-34分子筛，并且反应稳定性优于ZSM-5分子筛，在反应温度460℃、反应压力0.5MPa、空速1.2h^-1条件下，BTX收率可达30.5％。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醇芳构化催化剂及制备方法与应用，该催化剂可将甲醇直接转化为芳烃产物，具有较高的C₈芳烃收率和对二甲苯选择性。

本发明提供的甲醇芳构化催化剂，包括55～80质量％的改性IM-5/SAPO-34复合分子筛和20～45质量％的二氧化硅，所述的改性IM-5/SAPO-34分子筛中的改性金属为M和RE，其中M选自Zn、Ga、Cu或Ag，RE为Ce或La，所述改性IM-5/SAPO-34复合分子筛中，改性IM-5分子筛含量为10～95质量％，SAPO-34分子筛含量为5～90质量％，所述改性IM-5分子筛中M以氧化物计的含量为1.0～8.0质量％，RE以氧化物计的含量为2.0～10.0质量％。

本发明采用具有芳构化活性金属改性的IM-5分子筛，将其加入SAPO-34合成母液中，制得改性IM-5/SAPO-34复合分子筛，再将复合分子筛用适量硅溶胶为粘结剂制成催化剂。该催化剂用于甲醇芳构化反应，可提高产物中C₈芳烃收率。

附图说明

图1为Zn-Ce-ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的XRD谱图。