[发明专利]一种苯和乙烯烷基化的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种苯和乙烯烷基化的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂的NHsubgt;3/subgt;‑TPD谱图中，对应于脱附温度分别为190‑210℃、260‑280℃和380‑400℃处出现三个峰。所述催化剂的制备方法，包括：(1)将模板剂、硅源、第一铝源和水接触得到混合物A；(2)将混合物A、硅粉和第二铝源接触得到混合物B；(3)将混合物B成型得到混合物C；(4)将混合物C、碱源和调节剂接触得到混合物D；(5)将混合物D处理得到苯和乙烯烷基化的催化剂。本发明催化剂特别适用于苯和乙烯气相烷基化制乙苯的过程中，具有较高的活性、选择性和稳定性。

技术领域

本发明属于催化化学与化学工程的技术领域，尤其是涉及一种苯和乙烯烷基化的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

乙苯是重要的基础有机原料，主要用来生产苯乙烯，而苯乙烯是合成聚苯乙烯、丁苯橡胶、ABS和SBS等的重要单体，还应用于制药、涂料和纺织工业中，用途非常广泛。

乙苯主要是通过苯和乙烯经烷基化反应合成，实际催化反应过程中，苯与乙烯气相烷基化是一个串联和并联副反应共存的复杂反应体系，除了生成乙苯外，还会生成二乙苯、三乙苯、甲苯、二甲苯、丙苯、甲乙苯和丁苯等副产物。在副产物中，二甲苯与乙苯沸点相近，难以通过分馏有效去除，因此控制烷基化产物中二甲苯含量尤为重要。另外，为提高乙苯收率，工业生产中从烷基化反应产物中分离出多乙苯(二乙苯和三乙苯)物料，随后通过烷基转移反应生成乙苯，降低烷基化产物中多乙苯含量可以减少后续烷基转移反应的负荷，对企业节能增效具有重要的意义。

工业使用的苯和乙烯烷基化催化剂对形状和机械强度均有一定的要求，因此在分子筛催化剂成型过程中需要添加大量的粘结剂，大量粘结剂的加入虽然增加了催化剂的机械强度，但同时也带来一些负面影响，比如会稀释催化剂的活性中心，堵塞分子筛的孔道，同时引发较多的副反应，导致产品纯度降低。为了解决粘结剂带来的负面影响，现有技术中公开了制备无粘结剂催化剂的方法。

CN107512729B公开了一种无粘结剂ZSM-5分子筛的制备方法，包括以下步骤：a)提供合成态ZSM-5分子筛；b)将所述合成态ZSM-5分子筛与粘结剂、造孔剂和酸的水溶液混合、成型、干燥以获得ZSM-5分子筛前体；所述粘结剂选自硅溶胶或氧化铝中的至少一种；其中，硅溶胶提供第一硅源，氧化铝提供第一铝源；c)将所述ZSM-5分子筛前体、第二硅源、第二铝源、碱源、有机模板剂和水的混合物晶化，并将固体产物分离、干燥以获得所述无粘结剂ZSM-5分子筛。

目前公开报道的制备无粘结剂分子筛催化剂的方法中，一般在成型过程中需要添加一定量的分子筛粉末，这就意味着需要提前制得这部分分子筛粉末，无疑增加了操作步骤及生产成本。

发明内容

本发明提供了一种苯和乙烯烷基化的催化剂及其制备方法和其在苯和乙烯气相烷基化反应中的应用。本发明苯和乙烯烷基化的催化剂用于苯和乙烯气相烷基化制乙苯反应中，明显降低产物中二甲苯和多乙苯的含量。

本发明第一方面提供了一种苯和乙烯烷基化的催化剂，该催化剂的NH₃-TPD谱图中，对应于脱附温度分别为190-210℃、260-280℃和380-400℃处出现三个峰，依次编号为峰1、峰2和峰3。

上述技术方案中，所述催化剂为无粘结剂分子筛催化剂，优选地分子筛为ZSM-5分子筛。

上述技术方案中，优选地，峰1、峰2和峰3三个峰高度比分别为，峰2/峰1＝(0.5-0.8)：1，峰3/峰1＝(0.4-0.7)：1。

上述技术方案中，优选地，所述苯和乙烯烷基化的催化剂中含有两种晶粒分布，分别为10-300nm和400-1600nm。