[發明專利]用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化劑、其制法及應用

有效

• 申請號: 201410768186.5
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN105728018B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 徐亞榮;徐新良;朱學棟;馮麗梅;樊金龍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;C07C15/06;C07C15/08;C07C2/86
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;鮑俊萍

本發明公開一種用于苯、甲醇烷基化的ZSM?5沸石催化劑、其制法及應用，所述催化劑是以γ?Al₂O₃或η?Al₂O₃中的任意一種和多級孔道HZSM?5分子篩為載體，負載MgO構成的；其中，以載體總重量為100％計，載體中多級孔道HZSM?5分子篩占50～80％，γ?Al₂O₃或η?Al₂O₃中的任意一種占20～50％，負載MgO的量為1～12％。本發明的催化劑具有較高的甲苯、二甲苯選擇性和穩定性。

技術領域

本發明涉及石油化工工藝中的催化劑，特別涉及一種用于苯、甲醇烷基化的催化劑。

背景技術

苯主要來源于催化重整、芳烴的異構化、及煤焦油和乙烯生產工藝的副產物。據報道，每生產80萬噸乙烯就有15萬噸的苯生成，而我國乙烯的增長量將在200萬t/a以上，這必將導致苯的大量過剩。而甲醇作為一種廉價易得的優良試劑，它在酯化、醚化等方面已經得到了廣泛的研究及應用，然而作為煤化工的重要產物之一，隨著煤化工的迅猛發展，市場上甲醇產量必將迅速增多，出現過剩的局面，而二甲苯作為最重要的基本化工原料之一，其需求量呈現了強勁的增長態勢。

自1979年起，國內外對于甲苯甲醇烷基化反應直接合成高濃度對二甲苯的研究進行了大量的工作，用各種方法對ZSM-5的酸性和孔結構進行調變。迄今為止，在甲苯和甲醇烷基化反應中，關于如何提高催化劑對位選擇性并保持其高活性和高穩定性的難題仍未得到解決，因而該工藝也一直未見于工業化應用。而苯與甲醇烷基化反應報道不多，利用相對廉價的苯和甲醇合成高附加值的甲苯、二甲苯和乙苯等下游產品，不但充分利用了過剩資源，而且對滿足國內供需現狀及對國內化工企業抵抗國外市場的競爭壓力具有極其重要的現實意義。苯甲醇烷基化與甲苯甲醇烷基化的反應體系不同，苯環是結構穩定的化合物，甲苯和苯分子的直徑大小也不一樣，苯甲醇烷基化反應難于甲苯甲醇烷基化，需要考慮催化劑結構、酸性、孔道結構等諸多問題。

迄今為止，有關苯、甲醇烷基化反應的研究報道和專利文獻在國內外都比較少。中國專利201210025588.7描述了采用HMCM-22分子篩負載堿土、稀土金屬元素的技術方案，將其用于苯甲醇烷基化后，二甲苯的選擇性有所提高。中國專利200910242740.5描述了以HMCM-56分子篩為載體，負載金屬Mo或Ni，其質量含量分別以MoO₃或NiO計，負載質量為3～15％，用于苯甲醇烷基化后，苯的單程轉化率≥45％，甲苯和二甲苯的選擇性≥89％。中國專利200910075173.9主要描述了工藝設計及其工藝條件對苯、甲醇烷基化反應的影響。上述前兩個專利中使用的催化劑分別為HMCM-22、HMCM-56，雖然選擇性都有所提高，但是催化劑的穩定性卻不是很好，因而限制了其工業化應用，山西恒揚科技有限公司申請的專利僅僅是做了工藝設計和工藝條件的改變，其工業化應用價值也極為有限。

現有技術存在的不足是，目前的催化劑用于苯與甲醇的烷基化反應時存在易失活，轉化率低、產物選擇性差的問題。如何提供一種用于苯與甲醇的烷基化反應的催化劑，使其具有較高的甲苯、二甲苯選擇性和穩定性，即成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化劑、其制法及應用，使該催化劑具有較高的甲苯、二甲苯選擇性和穩定性。

為實現上述目的，本發明提供一種用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化劑，所述催化劑是以γ-Al₂O₃或η-Al₂O₃中的任意一種和多級孔道HZSM-5分子篩為載體，負載MgO構成的；其中，以載體總重量為100％計，載體中多級孔道HZSM-5分子篩占50～80％，γ-Al₂O₃或η-Al₂O₃中的任意一種占20～50％，負載MgO的量為1～12％。