[发明专利]利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法

权利要求书

1.一种利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：这种利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，

步骤（1）：利用粉煤灰制备氧化铝或二氧化硅； 

步骤（2）：用步骤（1）制备氧化铝或二氧化硅与拟薄水铝石、质量浓度为5%的硝酸混合均匀，其中三者混合的质量比例为90:5:5，然后挤条成型，120℃干燥12h，在800℃焙烧6h，破碎过筛得到75-150μm的颗粒；通过浸渍法将活性金属Fe或者Co，以及助剂K负载在成型后的氧化铝或二氧化硅上；

步骤（3）：浸渍后通过过滤除去多余的水分，然后在室温下干燥12-24h，在100-150℃下干燥12-24h，在500-650℃下焙烧6-12h，得到核催化剂；

步骤（4）：利用粉煤灰分别制备Al(OH)₃和Na₂SiO₃，然后将Al(OH)₃和Na₂SiO₃与水、四丙基氢氧化铵充分搅拌混合，混合溶液中H₂O摩尔分数为90%-98%，四丙基氢氧化铵摩尔分数为0.25%-1.0%，氢氧化铝摩尔分数为0.025%-0.01%，硅酸钠摩尔分数为1%-2%；

步骤（5）：将步骤（3）制备的核催化剂加入到步骤（4）制备的混合液中，其中核催化剂质量与混合液质量比为1.0:100-5.0:100，在150℃-250℃连续搅拌的情况下微波辅助水热合成24h-72h，从反应釜中取出产品，经洗涤过滤后，在120℃下干燥12-24h；干燥后的样品在500℃-800℃下焙烧4h-8h，得到ZSM-5分子筛核壳双层催化剂。

2.根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：所述的步骤（1）制备氧化铝方法：取100g粉煤灰细粉置于马弗炉内，在600℃-900℃温度下煅烧1-5h后，在温度为20℃-80℃，转速100r/min-300r/min的条件下水洗1-3次，每次0.5h-1h，然后将洗涤液与粉煤灰固液分离，分离后固体在120℃干燥5h备用；预处理后的粉煤灰与Na₂CO₃固体按质量比1:0.4-1:1.5混合均匀，在600℃-1000℃温度下焙烧1h-5h后取出冷却至25℃备用；然后用1mol/L-5mol/L的HCl浸渍焙烧物10min-90min，过滤，除去不溶物，得到富硅凝胶和粗AlCl₃溶液；用2%-10%的NaOH调节粗AlCl₃溶液的pH值至3-5，过滤除去Fe(OH)₃，滤液继续滴加NaOH，直至滤液中沉淀不再增多为止，过滤除去Mg(OH)₂及不溶物，滤液即为纯化的偏铝酸钠溶液，此时溶液pH值为12-13，向其中通入连续的CO₂气体，直至溶液pH值降至6-8后，得到沉淀氢氧化铝，过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铝产品，800℃-1000℃焙烧12-24h得到氧化铝（Al₂O₃）。

3.根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：所述的步骤（1）制备二氧化硅方法：粉煤灰经过碳酸钠活化焙烧，酸浸，经离心分离得到富硅凝胶，加入一定量的NaOH，过滤出一部分不溶的杂质，滤液持续通入CO₂气体，得到硅酸沉淀，离心分离后，用蒸馏水洗涤3~5次后，用无水乙醇再洗2-4次，120℃下干燥5-10h后，在500-800℃焙烧12-24h，得到SiO₂。

4.根据权利要求2或3所述的利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中所述的Fe通过10%-20%的Fe(NO₃)₃，和1%-10%的KNO₃溶液将Fe和K经饱和吸附浸渍负载到载体Al₂O₃或SiO₂上；Co通过10%-20%的Co(NO₃)₂，和1%-10%的KNO₃溶液将Co和K经饱和吸附浸渍负载到载体Al₂O₃或SiO₂上。

5.根据权利要求4所述的利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：所述的步骤（4）所选择的模板剂为四丙基氢氧化铵；所述的氢氧化铝是粉煤灰添加Na₂CO₃高温活化、酸浸、除杂得到的，氢氧化铝为铝源；所述的硅酸钠Na₂SiO₃通过粉煤灰添加Na₂CO₃高温活化、酸浸得到的富硅凝胶，加入一定量的NaOH，过滤出杂质，经浓缩、结晶、干燥后得到，硅酸钠Na₂SiO₃为硅源。