[发明专利]一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂，其特征在于：所述核壳结构催化剂的核层为ZSM-5分子筛，壳层为Silicate-1分子筛，金属Pt和助剂M金属元素被封装于壳层Silicate-1分子筛内；以质量百分比计，壳层Silicate-1分子筛为30％～70％，金属Pt为0.01％～3％，M金属元素为0.01％～10％，余量为核层ZSM-5分子筛。

2.如权利要求1所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂，其特征在于：所述M金属元素为Sn、Zn、Ga、Ir、Cu、Ag、Co中的至少一种。

3.权利要求1～2任一项所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将硅源、模板剂、铝源、去离子水混合搅拌形成混合溶胶，将混合溶胶移至水热釜内晶化，对所得产物进行离心、洗涤、干燥、焙烧，得到ZSM-5分子筛；

2)将硅源、模板剂、去离子水混合搅拌，加入Pt盐溶液和M金属前驱体溶液，搅拌后加入ZSM-5分子筛得到混合物，将所得混合物移至水热釜内晶化，对所得产物进行离心、洗涤、干燥、焙烧，得到核壳结构催化剂。

4.如权利要求3所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述硅源为正硅酸四乙酯、硅溶胶、白炭黑中的至少一种，模板剂为四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四丁基氢氧化膦中的至少一种，铝源为异丙醇铝、九水合硝酸铝、六水合氯化铝中的至少一种，模板剂摩尔量为硅源摩尔量的0.01～2倍，铝源摩尔量为硅源摩尔量的1/300～1/10，去离子水摩尔量为硅源摩尔量的10～300倍；搅拌温度20～80℃，搅拌时间为3～48h。

5.如权利要求3所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述晶化的温度为120～220℃，晶化时间为24～120h；干燥包括真空干燥、鼓风干燥的至少一种，干燥温度为50～120℃，干燥时间为3～12h；焙烧温度为400～650℃，焙烧时间为3～10h。

6.如权利要求3所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述硅源为正硅酸四乙酯、硅溶胶、发烟二氧化硅中的至少一种，模板剂为四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四丁基氢氧化膦中的至少一种，模板剂摩尔量为硅源摩尔量的0.01～2倍，去离子水摩尔量为硅源摩尔量的10～300倍；搅拌温度20～80℃，搅拌时间为3～48h。

7.如权利要求3所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述Pt盐为硝酸盐、铵盐、卤化物中的一种或几种，Pt盐溶液的质量浓度为0.01～50mg/mL；M金属元素前驱体为M金属元素的氧化物、无机盐、配合物中的至少一种，M金属元素前驱体溶液的摩尔浓度为0.1～50mmol/L。

8.如权利要求3所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述晶化的温度为80～220℃，晶化时间为20～120h；干燥包括真空干燥、鼓风干燥的至少一种，干燥温度为50～120℃，干燥时间为3～12h；焙烧温度为400～650℃，焙烧时间为3～10h。

9.权利要求1～2任一项所述的一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂及权利要求3～8任一项一种用于丙烷芳构化的核壳结构催化剂的制备方法所制备的催化剂的应用，其特征在于：用于丙烷芳构化反应制芳烃。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：丙烷芳构化反应前需用5％～100％氢气的氢氩或氢氮混合气在300～600℃下处理1～4h，然后通入原料气，在一定的压力和温度下进行丙烷芳构化反应；反应在固定床、固定流化床、循环流化床或移动床反应器中进行，原料气为纯丙烷、丙烷/氮气或丙烷/氢气混合物，丙烷的体积含量不低于25％，反应温度为350～650℃，反应压力为0.1～1MPa，反应空速为1000～12000mL/h/g。