[发明专利]一种无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂，所述ZSM-5分子筛催化剂在NH₃-TPD上有两个峰，其中，第一峰的最高位在170-210℃，第二峰的最高位在380-420℃，第一峰和第二峰的峰高之比为1：(1.0-1.5)；

所述ZSM-5分子筛催化剂包含长条形晶粒和粒径大小为20-100nm的类球形晶粒，所述长条形晶粒上任意两点之间最长距离为500-1000nm，其中，所述类球形晶粒占所述ZSM-5分子筛催化剂总重量的60-80％，所述长条形晶粒占所述ZSM-5分子筛催化剂总重量的20-40％；

所述长条形晶粒包含长方体晶粒，所述长方体晶粒的a轴和b轴长度相同或不同，独立为50-100nm，所述长方体晶粒的c轴长度为500-1000nm，所述长方体晶粒占所述长条形晶粒总重量的20-30％。

2.一种如权利要求1所述的无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)将ZSM-5晶种、铝源、粘结剂和任选的添加剂捏合后成型，干燥得到ZSM-5分子筛前体；

2)将步骤1)制得的ZSM-5分子筛前体在微波条件下进行液相晶化，固液分离得到晶化固体产物；

3)将所得晶化固体产物洗涤，干燥，交换，焙烧，得到所述ZSM-5分子筛催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述在微波条件下进行液相晶化包括将ZSM-5分子筛前体和有机胺溶液混合后在微波条件下进行晶化，优选所述晶化的温度为80-110℃，和/或所述晶化的时间为2-12h，更优选微波的功率为200-1000W。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述ZSM-5晶种为ZSM-5分子筛原粉，所述ZSM-5晶种中SiO₂占所述ZSM-5分子筛前体中总SiO₂重量的0-15％且不为0，优选为1-15％；

和/或所述粘结剂中SiO₂和铝源中Al₂O₃的摩尔比为50-400。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述铝源为铝盐，优选选自硫酸铝、硝酸铝和醋酸铝及它们的水合物中的至少一种；和/或所述粘结剂为硅粉、白炭黑和硅溶胶中的至少一种；和/或所述添加剂包括造孔剂和酸的水溶液，优选所述酸的水溶液为硝酸的水溶液，所述硝酸的水溶液的重量含量为1％-10％，优选所述硝酸水溶液的用量为步骤1)中所添加原料总重量的10％-40％；所述造孔剂选自甲基纤维素和田菁粉中的至少一种，优选所述造孔剂的用量为步骤1)中所添加原料总重量的0.2％-1％。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述成型为挤条成型。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)

中，所述有机胺溶液和所述ZSM-5分子筛前体的重量比为(0.8-3)：1。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述有机胺选自乙胺、正丙胺和正丁胺中的至少一种，优选所述有机胺溶液为有机胺的水溶液，所述有机胺溶液的浓度为40-70％wt。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述交换为酸交换，优选所述酸为HCl、HNO₃和H₂SO₄中的至少一种，所述酸的浓度为0.1mol/L-1mol/L；更优选所述酸交换的温度为0-50℃，和/或所述酸交换的次数为1-3次，进一步优选地，所述酸交换中酸与固体产物的重量比为3：1-20：1；

和/或所述焙烧的温度为450-600℃，所述焙烧的时间为2-12h。

10.如权利要求1所述的无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂或如权利要求2-9中任一项所述的制备方法制得的无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂在苯与乙烯或苯与乙醇烷基化反应制乙苯中的应用。