[發(fā)明專利]一種提高無粘結(jié)劑分子篩催化劑機械強度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610145093.6
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN107185596B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉盛林;張琬鑠;張爽;徐龍伢;辛文杰;謝素娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J37/08;B01J35/00;B01J29/40
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發(fā)明的目的在于提供一種提高無粘結(jié)劑分子篩催化劑機械強度方法，屬于石油化工領(lǐng)域。具體步驟為：將無粘結(jié)劑分子篩催化劑浸漬于鋁鹽溶液中1～3小時，干燥和焙燒后得到所需強度樣品，其中催化劑中依等量法浸漬的鋁鹽以三氧化鋁計占催化劑的重量百分含量為1～30％。與僅合成的無粘結(jié)劑分子篩催化劑相比，該方法得到的樣品機械強度可調(diào)和可控，結(jié)晶度高保持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種提高無粘結(jié)劑分子篩催化劑機械強度的方法。

背景技術(shù)

分子篩具有均勻有序的微孔和大的比表面，廣泛用于催化領(lǐng)域。通常合成的分子篩呈極細(xì)的粉末狀，只有幾微米，但對于一種工業(yè)應(yīng)用的催化劑來說，要求催化劑具有一定的形狀和機械強度，如若不然，在應(yīng)用當(dāng)中由于負(fù)荷的壓力會造成許多不良的后果乃至被迫停車。細(xì)小的分子篩粉末為了滿足實際應(yīng)用要求，往往需要與無機粘結(jié)劑一起形成不同形狀的分子篩催化劑。為了保證不同形狀的分子篩催化劑具有相應(yīng)的機械強度，粘結(jié)劑是必不可少的成型助劑。粉末分子篩催化劑中添加惰性的粘結(jié)劑材料可使催化劑成型，從而提高其在工業(yè)應(yīng)用中必需的機械強度(R.Jasra,N.Choudary,S.Bhat,Sep.Sci.Tech,26(1991)885～930)。

雖然粘結(jié)劑本身相對惰性，但與催化劑混合后能調(diào)節(jié)分子篩的質(zhì)子交換性能，同時物理性占據(jù)分子篩的孔道從而在成型過程中改變其孔隙度(F.Dorado,R.Romero,P.Appl.Cata.A,236(2002)235～243)。目前對粘結(jié)劑的研究多集中于二氧化硅和氧化鋁，其中氧化鋁粘結(jié)劑中鋁原子進入分子篩骨架使分子篩酸量增加[C.D.Chang,S.D.Hellring,J.N.Miale,K.D.Schmitt,P.Brigandi,E.Wu,J.Chem.Soc.,FaradayTrans.1 81(1985)2215-2224]，同理，二氧化硅粘結(jié)劑則使其酸量降低[X.Wu,A.Alkhawaldeh,R.Anthony,Studies in Surface Science and Catalysis 143(2000)217-225]，強度下降。

近年來也有關(guān)于新型磷酸鋁粘結(jié)劑的報道，Lee等[Y.J.Lee,Y.W.Kim,N.Viswanadham,K.-W.Jun,J.W.Bae,Applied Catalysis A:General 374(2010)18-25]報道了磷酸鋁基ZSM-5擠條催化劑用于催化甲醇制丙烯反應(yīng)，結(jié)果表明，加入磷酸鋁粘結(jié)劑后顯著提高了分子篩機械強度，粘結(jié)劑不顯示自催化活性。Kraushaar-Czarnetzki研究組[M.Menges,B.Kraushaar-Czarnetzki,Microporous and Mesoporous Materials 164(2012)172-181]報道了磷酸鋁基ZSM-5擠條催化劑用于甲醇制丙烯反應(yīng)，結(jié)果表明AlPO₄/ZSM-5催化劑顯示了優(yōu)異的活性、丙烯選擇性和抗積碳能力。劉惠等[劉惠，魏會娟，辛文杰，劉盛林，謝素娟，徐龍伢，石油學(xué)報(石油加工),30(2014)115-120]報道，在苯和二甲醚烷基化反應(yīng)中，與氧化鋁粘結(jié)劑的ZnZSM-11催化劑相比,磷酸鋁粘結(jié)劑的ZnZSM-11催化劑更利于苯的轉(zhuǎn)化，在促進苯甲基化反應(yīng)的同時抑制了苯乙基化反應(yīng)。

如果將氧化硅粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化為分子篩，與原來的分子篩一起形成具有一定形狀、尺寸和機械強度的催化材料，即無粘結(jié)劑分子篩催化劑，可在保證催化劑機械強度和酸量的條件下，充分發(fā)揮催化劑的反應(yīng)性能。合成無黏結(jié)劑分子篩的方法有液固相轉(zhuǎn)化法，氣固相轉(zhuǎn)化法和組裝成型法等，成功合成的有MFI、BEA、MEL、FAU和FER等系列。但是在實際合成的過程中，如果條件控制不當(dāng)或者氧化硅種類選擇不合適，得到的無粘結(jié)劑分子篩催化劑的強度很差甚至粉碎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無粘結(jié)劑分子篩催化劑機械強度的方法，與僅通過合成的無粘結(jié)劑分子篩催化劑相比，通過本發(fā)明所述方法制備的無粘結(jié)劑分子篩催化劑的機械強度可得到大幅度提高。