[发明专利]流化床催化剂、制备方法及其用途

说明书

本发明涉及一种流化床催化剂及其制备方法，主要解决目前流化床催化剂在反应过程中耐磨性较差、催化剂跑损严重的问题。本发明制备催化剂的BET比表面积220～280m²/g，最可几孔径1.0～1.7nm。本发明采用的方法包括如下步骤：(a)按比例配置含分子筛、粘结剂、载体材料、稀酸溶液和液体介质的混合液；(b)高速剪切混合液后得到悬浮液；(c)喷雾干燥悬浮液，形成流化床催化剂；(d)焙烧该流化床催化剂，得到成品甲醇制烯烃催化剂。本发明所述方法应用性广，对现有流化床催化剂生产装置没有特殊要求，可用于多种流化床催化剂工业化生产过程。

技术领域

本发明涉及一种流化床催化剂、制备方法及其用途，具体涉及一种微球形流化床催化剂的制备，尤其是一种高耐磨性流化床催化剂的制备。

背景技术

乙烯和丙烯是化学工业中重要的基本有机化工原料，在现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用。乙烯用来制造各种聚乙烯塑料和其他化学品，丙烯主要用来制造各种聚丙烯塑料和其他化学品。随着我国经济的快速发展，化学工业的发展对轻质烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出。目前世界上98％以上的乙烯主要来自蒸汽裂解技术，60％以上的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品，30％的丙烯来自炼油厂催化裂化生产的汽油和柴油的副产品。由于石油的需求持续增长，以及石油的不可再生性，未解决烯烃供求方面的矛盾，开发一种非常规石油资源生产乙烯和丙烯的技术已迫在眉睫。

甲醇是一种常见的化工原料，可由煤炭、天然气、生物质和固体废弃物作原料来生产制得，原料来源十分广泛。天然气通过部分氧化法和蒸汽转化法得到合成气(CO+H₂)，然后在CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂作用下生产甲醇。煤或天然气经合成气制甲醇已实现工业化生产，且规模不断扩大，技术也日臻完善。我国的煤和天然气资源相对丰富，采用煤或天然气生产基本化工原料的甲醇制烯烃技术，是实现煤化工或天然气化工向石油化工延伸发展的有效途径。开发甲醇制烯烃技术，对确保国家能源安全，经济快速、可持续发展具有深远的意义。

到目前为止，甲醇制烯烃反应催化剂以SAPO-34分子筛性能最佳。由于分子筛自身粒度过细，粘结性较差，难于成型，且制造成本较高，因此一般不采用100％的分子筛制备成催化剂应用于工业过程。固定床反应器中，要求催化剂具备一定的抗压碎强度，防止催化剂填装过程中受冲击而破碎，防止填装在下层的催化剂由于受压而破碎。流化床反应器中，由于催化剂本身在反应器中不断循环流动，催化剂颗粒之间、催化剂与反应器管壁之间、催化剂与输送管道之间、催化剂与再生系统之间不断地碰撞摩擦。因此，催化剂除了要有良好的活性和选择性外，也要求有良好的粒径分布和较强的抗磨损性能。

目前，应用于制备低碳烯烃的流化床催化剂主要制备方法是将分子筛、基质、粘结剂和结构助剂充分混合后制成浆料，再通过喷雾干燥手段进行成型。CN1132533A报道了甲醇转换低碳烯烃的耐磨催化剂的制备方法，通过降低催化剂中分子筛含量提高了催化剂的耐磨效果。USP5248647报道了将SAPO-34分子筛、高岭土、硅溶胶制成浆料，然后进行喷雾干燥制得流化床催化剂。

专利CN 20111019576.7报道了一种MTO流化床催化剂及其制备方法。制备过程主要以硅溶胶为粘结剂，然后添加少量含铝化合物，在不改变催化剂酸性的条件下，提高催化剂的耐磨性，所得催化剂磨损指数小于2.0。其中所用的含铝化合物包括铝溶胶、拟薄水铝石、活性三氧化二铝、水合氯化铝和水合三氧化铝。

专利CN102527445A公开了一种低磨耗流化床微球催化剂的制备方法，将分子筛、胶黏剂、分散剂和水配成浆料，剪切后进行喷雾干燥，制得的微球颗粒重新分散于水中再次进行剪切喷雾，然后焙烧微球颗粒后得到低磨耗的流化床催化剂。

专利103769237A公开了一种提高化床催化剂耐磨性能的方法，将平均粒径小于80微米的催化剂细粉与分子筛、粘结剂、载体材料和液体介质均匀混合后形成悬浮液，通过高速剪切悬浮液并进行喷雾干燥，有效提高成品催化剂的耐磨性能。