[发明专利]一种多级孔SAPO-34分子筛及其在甲醇制烯烃反应中的应用

说明书

本发明涉及一种多级孔SAPO‑34分子筛及其在甲醇制烯烃反应中的应用。该多级孔SAPO‑34分子筛，由包括以下步骤的方法制备而成：1)将铝源、磷源、硅源、模板剂在水中混合均匀，制备合成凝胶；2)向合成凝胶中引入聚丙烯酰胺，制备混合凝胶；3)将混合凝胶进行水热晶化处理，再经焙烧，即得。本发明提供的多级孔SAPO‑34分子筛，通过向初始凝胶中引入聚丙烯酰胺，经水热晶化、焙烧处理后制备出具有多级孔结构的SAPO‑34分子筛。该SAPO‑34分子筛的孔道结构丰富，在MTO反应中的催化寿命、低碳烯烃选择性均得到改善，表现出更加出色的MTO催化性能。

技术领域

本发明属于硅磷酸铝分子筛领域，具体涉及一种多级孔SAPO-34分子筛及其在甲醇制烯烃反应中的应用。

背景技术

甲醇、乙烯和丙烯是全球生产和消费量最大的基础化工品中的一部分，在整个化学工业中占据重要地位。乙烯、丙烯等低碳烯烃传统的生产方法主要通过石脑油等的高温蒸汽裂解、催化裂解、催化脱氢等石油路线获得，但是由于随着国际油价的持续波动及石油资源的日益枯竭，传统石油路线制取低碳烯烃生产路线面临挑战。同时，乙烯、丙烯又被认为是庞大的石油化工产业中的基石，绝大多数石油化工品都是由其衍生而来，因此其工业保障必不可少。随着甲醇制烯烃技术的出现和发展，不仅使得煤化工、天然气化工和石油化工产业技术出现交叉融合，产业格局发生改变，而且也使甲醇、乙烯、丙烯这三大基础化工品紧密地联系在了一起，对于我国富煤贫油的国情而言，MTO技术的发展和应用不仅可以减少或摆脱对石油资源的依赖，又可以拓宽烯烃生产原料来源，既是经济发展的机遇也是国家能源战略的需要。

在MTO反应的发展和工业应用中，高性能的催化剂是开发的关键。用于MTO反应的催化剂主要有中孔沸石类分子筛ZSM-5和新型非沸石类分子筛SAPO催化剂，其中以SAPO-34应用最广。ZSM-5分子筛由于具有十元环中孔结构以及较强的酸性，在MTO催化反应中往往表现出寿命长和积碳速率慢的特点，但是同时又造成低碳烯烃选择性低，重质碳等副产物较多；而具有独特小孔结构的SAPO-34分子筛在MTO反应中具有接近或达到100％的甲醇转化率和80％左右的乙烯、丙烯选择性，而且几乎没有C₅以上产物生成。

然而，MTO反应是一种典型的气-固非均相催化反应，再加上自身反应强放热的特点，现有SAPO-34分子筛作为催化剂时，其孔道结构较为单一，孔道内部极易因为内外部扩散阻力而产生积碳，进而影响其MTO催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级孔SAPO-34分子筛，从而解决现有SAPO-34分子筛存在的孔道结构单一的问题。

本发明还提供了上述多级孔SAPO-34分子筛在甲醇制烯烃反应中的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多级孔SAPO-34分子筛，由包括以下步骤的方法制备而成：

1)将铝源、磷源、硅源、模板剂在水中混合均匀，制备合成凝胶；

2)向合成凝胶中引入聚丙烯酰胺，制备混合凝胶；

3)将混合凝胶进行水热晶化处理，再经焙烧，即得。

多级孔材料为含有两种或者两种以上孔径的材料，由于其较为丰富的孔道结构，从而具有较大的比较面积和微孔体积，表现出较强的吸附能力及更高的传质/传热效率和催化性能。

本发明提供的多级孔SAPO-34分子筛，通过向初始凝胶中引入聚丙烯酰胺，经水热晶化、焙烧处理后制备出具有多级孔结构的SAPO-34分子筛。该SAPO-34分子筛的孔道结构丰富，在MTO反应中的催化寿命、低碳烯烃选择性均得到改善，表现出更加出色的MTO催化性能。

步骤2)中，可通过不同方式向合成凝胶中引入聚丙烯酰胺，以下两种方式均可有效改变分子筛的形貌结构，合成催化性能良好的分子筛产品。