[发明专利]一种含磷改性MFI结构分子筛的催化裂解催化剂的制备方法和制备系统

说明书

本发明提供一种催化裂解催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括：将包括磷改性MFI结构分子筛、Y型分子筛、无机粘结剂与可选加入的第二粘土混合打浆并成型，将成型物在外部施加压力以及外部添加水溶液的气氛环境下进行水热焙烧处理；所述的磷改性MFI结构分子筛是将温度为0～150℃的MFI结构分子筛与温度为0～150℃的含磷化合物的水溶液通过浸渍法接触处理得到的；所述的水热焙烧处理，其表观压力为0.01～1.0Mpa并含1～100％水蒸气；所述的水热焙烧处理是在200～800℃下进行。本发明优化缩短制备催化剂流程，可降低制备成本，而且本发明提供的催化裂解催化剂在石油烃催化裂解反应中具有优异的裂解转化率和低碳烯烃的收率，同时具有较高的液化气收率。

技术领域

本发明涉及一种催化裂解催化剂的制备方法和制备系统，更进一步，本发明涉及一种含磷改性MFI分子筛的催化裂解催化剂的短流程制备方法和制备系统。

背景技术

具有MFI结构的ZSM-5分子筛是1972年由美国Mobil公司开发的用途广泛的沸石分子筛催化材料。该分子筛具有三维交叉的孔道结构，沿a轴向的孔道为直孔，其截面尺寸为0.54×0.56nm，近似圆形，沿b轴向的孔道是Z字形孔，其截面尺寸为0.51×0.56nm，系椭圆形。其孔口有十元环构成，其大小介于小孔沸石和大孔沸石之间，因此这类分子筛具有独特的择形催化作用。ZSM-5具有独特的孔道结构，并有良好的择形催化和异构化性能、高热和水热稳定性、高比表面积、宽硅铝比变化范围、独特的表面酸性和较低结碳量的特点，被广泛用作催化剂和催化剂载体，并成功用于烷基化、异构化、歧化、催化裂化、甲醇制汽油、甲醇制烯烃等生产工艺。ZSM-5分子筛被引入到催化裂化和碳四烃催化裂解中，表现出优异的催化性能，利用其分子择形性可以大幅度提高低碳烯烃的产率。

自从1983年起，ZSM-5分子筛作为催化裂化辛烷值助剂开始应用于催化裂化工艺，旨在提高催化裂化汽油的辛烷值和低碳烯烃的选择性。US3758403最早报道了ZSM-5作为增产丙烯的活性组元与REY一起制备成FCC催化剂，US5997728公开了采用不经任何改性的ZSM-5分子筛作为增产丙烯的助剂，它们的丙烯收率均不高。虽然ZSM-5分子筛具有良好的择形性能和异构化性能，但是其不足之处是水热稳定性差，苛刻的高温水热条件下易失活，使催化性能降低。

20世纪80年代，Mobil公司就发现磷能改善ZSM-5分子筛的水热稳定性，同时磷对ZSM-5分子筛进行改性后可提高低碳烯烃收率。常规添加剂通常含有经磷活化的ZSM-5，其使初级裂化产物(例如汽油烯烃)选择性转化成C3和C4烯烃。ZSM-5分子筛在合成后引入适量的无机磷化合物改性，可在苛刻的水热条件下可稳定骨架铝。

在CN 106994364A中公开了一种磷改性ZSM-5分子筛的方法，该方法是先以选自磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸铵中的一种或多种的含磷化合物与高碱金属离子含量的ZSM-5分子筛混合得到具有磷以P₂O₅计、至少0.1wt％的载持量的混合物，混合物经干燥、焙烧，再进行铵交步骤和水洗步骤，使得其中碱金属离子含量降到0.10wt％以下，然后历经干燥和在400-1000℃和100％水蒸气条件下水热老化的步骤。该方法得到的含磷ZSM-5分子筛，总酸量高，具有优异的裂解转化率和丙烯的选择性，同时具有较高的液化气收率。

在CN1506161A中公开了一种多级孔ZSM-5分子筛进行改性的方法，该方法包括按照常规的步骤：合成→过滤→铵交换→烘干→焙烧，得到多级孔ZSM-5分子筛，然后用磷酸对该多级孔ZSM-5分子筛进行改性，再烘干、焙烧，从而得到磷改性的多级孔ZSM-5分子筛。其中，P₂O₅载持量通常在1～7wt％范围内。然而，磷酸或磷酸铵盐在焙烧过程中会自聚生成不同聚集态的磷物种，水热处理过程中只有进入孔内的磷酸根与骨架铝相互作用保留B酸中心，降低磷物种的分布。