[發(fā)明專利]Mo改性分子篩催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910085122.4
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN101905169A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 譚天偉;崔國燊;王林
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J37/08;B01J37/30;C07C11/04;C07C1/24
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;費碧華

技術領域

本發(fā)明屬于催化劑領域，涉及一種用于乙醇脫水制備乙烯的催化劑，更具體的說，涉及的是一種用于乙醇脫水制備乙烯的Mo改性酸化處理后的ZSM-5分子篩催化劑，本發(fā)明還涉及該催化劑的制備方法和在乙醇脫水制備乙烯中的應用。

背景技術

乙烯是石油化工工業(yè)中最重要的基本原料之一，由乙烯裝置生產(chǎn)的乙烯、丙烯、丁二烯，苯、甲苯和二甲苯等是生產(chǎn)各種有機化工原料和合成樹脂、合成纖維、合成橡膠三大合成材料的基本原料。乙烯也是世界上產(chǎn)量最大的化學品之一，在將來仍然將保持這一趨勢。乙烯工業(yè)的發(fā)展水平代表一個國家石油化學工業(yè)的水平。石油化工資源與能源危機、環(huán)境危機日益加劇，由于石油的不可再生性，加上近年石油的短缺和價格上漲，石油裂解法制備各種化工產(chǎn)品的工藝面臨巨大的沖擊和挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)人類社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，必須以可再生生物質(zhì)資源替代不可再生石油化工資源，以清潔高效的生物煉制加工方式替代污染低效的傳統(tǒng)物質(zhì)加工方式，實現(xiàn)資源利用和物質(zhì)加工方式的根本轉變。

近年來，國內(nèi)外專家對生物乙醇的發(fā)酵技術的研究取得了重大的進展，為乙醇脫水制備乙烯技術提供了廉價的原料支撐；對以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)化學品(即生物基化學品)極為重視，已將其作為重點列入了國家科技攻關和“863”計劃。

通過尋找特定的催化劑即可實現(xiàn)低溫下乙醇的脫水反應，并且達到一定的轉化水平，滿足低溫、低能耗、高轉化率和高選擇性的要求。該技術的發(fā)展關鍵是低溫脫水催化劑的研究開發(fā)。目前應用于乙醇脫水制備乙烯的催化劑主要有活性氧化鋁、沸石催化劑、雜多酸催化劑和其他種類的催化劑等，其中以沸石分子篩的催化劑性能較為突出，主要是由于分子篩內(nèi)部具有很好的三維空間孔道和較大的比表面積以及很好的酸性催化位點等優(yōu)點。在國外，Mao等人在Applied?Catalysis中比較了ZSM-5、氧化鋁、硅土，以及三氟甲磺酸改性的ZSM-5和HY型分子篩的催化乙醇脫水反應的活性；穩(wěn)定性考察實驗中當溫度升至300℃，除了有少量的三氟甲磺酸損失，催化劑穩(wěn)定性仍然良好[Mao?R?L?V.Super-acidic?catalysts?for?low?temperature?conversion?of?aqueous?ethanol?to?ethylene：US，4847223[P]，1989，07]。Moser等以體積分數(shù)為20％的乙醇進料，考察了硅鋁比范圍為35-15000的ZSM-5分子篩在400℃下催化乙醇脫水的性能，結果表明硅鋁比大于1062時催化效果較好，乙烯的選擇性達到99％以上，但是該催化劑的反應溫度較高，不適合后期的研究[MoserW?R，Thomp?son?R?W，Chinag?C?C，et?al.Silicon-rich?H-ZSM-5?catalyzed?conversion?of?aqueous?ethanol?to?ethylene[J].Journal?Of?Catalysis，1989，117：19-32.]。Chang等的研究表明低硅鋁比的ZSM-5在低空速條件下可以有效地轉化純乙醇為碳氫化合物，而高空速條件下乙醇大部分生成輕質(zhì)烯烴，主要是乙烯和丙烯[Chang?C?D，Silvestri?A?J.The?conversion?of?methanol?and?Other?O-Compounds?to?hydrocarbons?over?zeolite?catalysts[J].Journal?Of?Catalysis，1977，47：249-259.]。Phillips等研究則發(fā)現(xiàn)進料乙醇中水的存在有利于加強ZSM-5達到反應穩(wěn)態(tài)時的催化活性和選擇性，原因在于水的存在使催化劑的酸性適中，避免了由于結焦而導致的催化劑大面積失活[PhillipsC?B，Datta?R.Production?of?ethylene?from?hydrous?ethanol?on?H-ZSM-5undermild?conditions[J].Ind?Eng?Chem?Res，1997(36)：4466-4475.]。