[发明专利]一种高选择性催化剂及其在甲醇甲苯制对二甲苯中的应用

说明书

本发明涉及石化领域，本发明公开了一种高选择性催化剂及其在甲醇甲苯制对二甲苯中的应用。本发明在分子筛表面包覆有硅凝胶，可遮盖分子筛外表面的酸活性位，从而利用分子筛内部孔径中酸活性位以提高对二甲苯的生成选择性。此外，本发明催化剂中含有存在强相互作用的Pt和TiB₂，将该催化剂用于催化甲醇甲苯制对二甲苯，可显著提高催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及石化领域，尤其涉及一种高选择性催化剂及其在甲醇甲苯制对二甲苯中的应用。

背景技术

对二甲苯是一种举足轻重的基础有机化工原料，是生产聚酯纤维、聚酯塑料、聚酯薄膜的重要源头原料。工业上常采用C8芳烃异构化、甲苯歧化和烷基转移等技术手段增产对二甲苯，这些传统工艺都是以各种芳烃为原料增产PX的技术，原料成本高、且有限，同时需要将多个单元组合一起，才能降低运行成本，投资巨大，且高纯度的对二甲苯仍然需要经过复杂的分离才能获得。

为了解决上述问题，国内外相继开展了甲苯甲醇烷基化选择性生产PX的技术研究，该技术的特点是：以甲苯、甲醇为原料，原料廉价易得，且甲苯利用率高；一次反应即可直接得到高选择性对二甲苯，无需异构化和分离精制，容易提纯和分离，工艺流程短；产物中苯的含量低，对环境的危害较少；整体开发成本低，具有较高的应用价值。虽然甲苯甲醇选择性烷基化制对二甲苯在实验室规模得到了广泛研究，但其工业化生产还具有一定的技术困难，包括适用的催化剂改性制备技术开发，催化剂的寿命等都是该技术需要克服的难点。

TiB₂是硼和钛的唯一稳定的准金属化合物，具有六方晶系C32型结构。晶体结构中硼原子面和钛原子面交替出现构成二维层状网络结构。其中硼原子吸收一个电子后形成B^-离子，其外层有四个电子，并形成SP²杂化，其中每个B^-中的三个电子与另外三个B^-中的电子以共价键键相结合，多余的一个未杂化的自由电子形成大π键。由于硼原子层状结构中有自由电子存在，这种类石墨结构使得材料具有良好的导热性和电导率。而硼原子面和钛原子面之间的Ti-B离子键以及B-B共价键决定其具有高的熔点和硬度、低的密度、良好的抗冲击性、耐腐蚀性和抗氧化性、以及高的脆性等特点。由于TiB₂具有以上特点，因此应用背景十分广泛。TiB₂及其复合材料被广泛地用于航天航空、汽车、军备、机械、有色金属及电子电工等领域，主要作为结构性材料和功能性材料使用，但是作为催化材料的应用较少，尤其是在石化领域中作为甲醇甲苯制对二甲苯反应催化剂目前尚未有报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高选择性催化剂及其在甲醇甲苯制对二甲苯中的应用。本发明在分子筛表面包覆有硅凝胶，可遮盖分子筛外表面的酸活性位，从而利用分子筛内部孔径中酸活性位以提高对二甲苯的生成选择性。此外，本发明催化剂中含有存在强相互作用的Pt和TiB₂，将该催化剂用于催化甲醇甲苯制对二甲苯，可显著提高催化活性和稳定性。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种用于甲醇甲苯制对二甲苯的高选择性催化剂，包括分子筛，包覆于所述分子筛表面的硅凝胶，负载于所述硅凝胶表面的纳米TiB₂，负载于所述分子筛表层、硅凝胶和纳米TiB₂中的纳米Pt。

本发明催化剂以分子筛为载体，先利用化学合成法在载体上包覆一层湿硅凝胶，再于湿硅凝胶表面黏附一层纳米二硼化钛粉末，经干燥煅烧后采用浸渍法负载上贵金属Pt，从而制得在甲醇甲苯制对二甲苯反应中对对二甲苯具有高选择性的催化剂。

一方面，本发明在分子筛表面包覆有硅凝胶，可遮盖分子筛外表面的酸活性位，从而利用分子筛内部孔径中酸活性位以提高对二甲苯的生成选择性。