[發(fā)明專利]納米聚集片形絲光沸石催化劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610708788.0
• 申請(qǐng)日: 2016-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN107754847B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔德金;童偉益;李經(jīng)球;李華英;祁曉嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號(hào): B01J29/22
• 分類號(hào): B01J29/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種納米聚集片形絲光沸石催化劑及其制備方法，主要克服了常規(guī)球形等塊狀團(tuán)聚納米材料在實(shí)際應(yīng)用中存在擴(kuò)散速度慢和擴(kuò)散通道不暢的問題。本發(fā)明采用的催化劑的組成按重量百分比計(jì)，包括以下組份：A)5～95％的納米聚集片形絲光沸石材料；B)0.001～3％的過渡金屬；C)2～80％的粘結(jié)劑的技術(shù)方案，較好地解決了上述問題。該技術(shù)成本可控，在高空速芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)中具有優(yōu)異的反應(yīng)性能，并有效抑制芳烴聚合、裂解等副反應(yīng)的發(fā)生，可用于芳烴轉(zhuǎn)化的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米聚集片形絲光沸石催化劑。

背景技術(shù)

隨著聚酯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，發(fā)展芳烴之間的轉(zhuǎn)化技術(shù)，調(diào)節(jié)苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)等主要芳烴產(chǎn)品的生產(chǎn)，具有重要的意義。分子篩是一種廣泛用于石油化工催化過程的催化材料，其中絲光沸石作為催化劑本體材料，是傳統(tǒng)芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)中重要的活性組分(Catal Today,2004,97:297-302)。作為人類認(rèn)識(shí)最早的沸石之一，絲光沸石是具有特殊酸性分布和規(guī)整傳質(zhì)孔道的結(jié)晶硅鋁酸鹽，作為高效的固體酸催化劑其在吸附分離、催化裂化、歧化烷基轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化等石油化工領(lǐng)域有著重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。將分子篩的尺寸降低到納米尺度是一種有效提高分子篩外比表面積并提高傳質(zhì)速率的方法，納米化所導(dǎo)致的外表面酸量的顯著增加可能改變分子篩的選擇性，以“半”超籠(half cavities)形式存在于外表面。

絲光沸石沿12MR(十二元環(huán)孔道，即c軸)方向具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)能，通常很容易得到二維尺度的絲光沸石納米棒狀晶體，形成針狀或纖維狀，集合體呈放射狀、束狀、纖維狀等。絲光沸石通常很難有效抑制晶體沿c軸有五元環(huán)組成鏈狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)先生長(zhǎng)，還容易沿平行于c軸和b軸的二維通道定向生長(zhǎng)成斜方晶系的片狀絲光沸石。絲光沸石的二維孔道體系，對(duì)于芳烴等大分子的反應(yīng)中，催化作用一般只發(fā)生在十二元環(huán)的橢圓形直筒主孔道，而與主孔道相溝通的八元環(huán)孔道，一般分子進(jìn)不去，因此對(duì)于反應(yīng)降低擴(kuò)散限制，抑制絲光沸石晶體在c軸方向上的快速生長(zhǎng)是主要的研究思路。在三維尺度高結(jié)晶度納米絲光沸石晶體的研究中，ab方向的生長(zhǎng)能夠較為容易的得到控制，納米絲光沸石的合成，往往易擾亂Na⁺等作為平衡陽離子存在于骨架上并改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)，造成絲光沸石納米晶體之間實(shí)際上并非對(duì)準(zhǔn)重疊，納米團(tuán)聚體之間的錯(cuò)位和位移使12MR直形孔道發(fā)生扭曲，直接影響催化劑的傳質(zhì)性能。由于三維納米尺度晶體很高的外表面生長(zhǎng)勢(shì)能，上述研究的納米絲光沸石的分散性都較差，且容易聚集成球形顆粒，很容易混亂、扭曲原已縮短的12MR傳質(zhì)孔道，同時(shí)，由于小的微孔孔道的存在使得十二元環(huán)孔道之間缺乏相通性，嚴(yán)重的降低了催化反應(yīng)過程中的傳質(zhì)速率，不利于催化活性更好的發(fā)揮。有效調(diào)控納米絲光沸石晶體的自組裝成有序自支撐材料，探索、研究納米絲光沸石晶體的聚集形式，是解決反應(yīng)過程中催化劑上吸附、擴(kuò)散瓶頸的關(guān)鍵。UOP公司合成的UZM-14分子篩(具M(jìn)OR骨架結(jié)構(gòu)的納米分子篩)，球形集聚形成復(fù)合孔(中孔體積>0.10cm³/g)，具有豐富的弱酸性，有效避免了深度加氫造成反應(yīng)過程的芳損(J Catal,2013,308:142–153)，US7626064認(rèn)為該催化材料混合成型的催化劑在C7、C9和C10芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中具有獨(dú)特的性能。

本發(fā)明涉及一種用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的納米聚集片形絲光沸石催化劑及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的，球形等塊狀團(tuán)聚納米材料在實(shí)際應(yīng)用中存在擴(kuò)散速度慢和擴(kuò)散通道不暢的缺陷，嚴(yán)重影響納米分子篩在芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的性能。本發(fā)明通過采用一種新型催化劑材料納米聚集片形絲光沸石作為催化劑的活性主體，較好地解決了上述問題。該分子篩材料具有高的結(jié)晶度和比表面積，是短柱狀納米絲光沸石在水熱晶化過程中自發(fā)聚集而成的薄片形貌分子篩新材料，擴(kuò)散孔道更為通暢，微孔介孔復(fù)合孔道結(jié)構(gòu)更趨有序規(guī)整。該微觀自支撐納米材料可顯著提升催化劑機(jī)械強(qiáng)度和反應(yīng)性能，通過組成調(diào)配，該催化劑的技術(shù)和成本可控，在芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)中具有優(yōu)異的反應(yīng)性能，有效抑制了積炭等芳烴聚合副反應(yīng)的發(fā)生，耗氫副反應(yīng)低，應(yīng)用損耗少，具有更好的穩(wěn)定性，可適應(yīng)高空速的反應(yīng)工況，并具有低溫催化活性高，芳烴處理量大，催化效果好，產(chǎn)物二甲苯濃度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于芳烴轉(zhuǎn)化的工業(yè)生產(chǎn)中。

發(fā)明內(nèi)容