[發明專利]一種芳構化催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010030766.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111151292B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 樊衛斌;石德志;朱華青;董梅;王建國;吳志偉;焦衛勇;劉俊義;王東飛;栗進波;崔艷斌;張一波
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所;山西潞安礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;B01J35/10;C07C2/76;C07C15/04;C07C15/06;C07C15/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供了一種芳構化催化劑及其制備方法與應用，屬于催化劑技術領域。所述的芳構化催化劑包括無機氧化物和改性Ga/ZSM?5分子篩；所述改性Ga/ZSM?5分子篩包括改性ZSM?5分子篩和負載在所述改性ZSM?5分子篩孔道和/或表面的Ga，所述改性ZSM?5分子篩具有微孔、介孔和大孔的多級孔結構。本發明的芳構化催化劑中改性ZSM?5分子篩具有微孔、介孔和大孔的多級孔結構，能夠降低芳構化反應中擴散阻力的影響，延緩積碳速率，大幅度提高催化劑的活性、選擇性、穩定性和使用壽命。將該催化劑用于催化丙烷的芳構化反應，催化劑表現出很高的穩定性，再生使用壽命可以達到320h以上，芳烴的選擇性能夠達到73.3％。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種芳構化催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

芳烴是有機化工重要的基礎原料，目前我國的芳烴年消耗量巨大。將豐富廉價的低碳烴類組分轉化為高附加值的苯、甲苯、二甲苯已經成為近30年來重要的研究熱點。

常用于低碳烴芳構化的催化劑一般為金屬負載型催化劑(如Pt/Al₂O₃、Cr₂O₃/Al₂O₃等)和分子篩型催化劑(如MFI型、MCM系、L分子篩等)。目前，研究較多的分子篩型催化劑為ZSM-5分子篩催化劑。

專利CN1938245N中公開了一種具有MFI結構的Pt/Ga-ZSM-5分子篩催化劑，該催化劑可用于C₂～C₆烷烴的芳構化反應，對于丙烷來說，其產物中的芳烴選擇性僅能達到30～40％左右。

專利US4175057公開了一種負載Zn、Ga、Cu的ZSM-5分子篩催化劑，但該催化劑用于丙烷和丁烷的芳構化，其芳烴選擇性僅為30～40％。

專利CN1028729.1中公開了一種芳構化催化劑，為金屬改性的氫型ZSM-5分子篩，但是該催化劑僅針對C₄～C₆低碳烷烴的芳構化反應，且芳烴收率也僅能達到45％。

由以上現有技術可知，目前關于低碳烷烴芳構化反應研究最多的催化劑主要是以鎵、鋅、鉑等金屬負載的ZSM-5型分子篩。其中鎵改性的ZSM-5分子篩具有較好的低碳烷烴芳構化反應催化活性。但目前鎵改性的ZSM-5分子篩型催化劑仍然存在著一些問題，例如，芳烴選擇性有待進一步的提升，催化劑的使用壽命和熱穩定性還需進一步改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種芳構化催化劑，該芳構化催化劑可提高鎵的分散度，用于低碳烷烴芳構化反應，具有較高的催化活性、較高的芳烴選擇性、良好的熱穩定性和壽命。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種芳構化催化劑，包括無機氧化物和改性Ga/ZSM-5分子篩；所述改性Ga/ZSM-5分子篩包括改性ZSM-5分子篩和負載在所述改性ZSM-5分子篩孔道和/或表面的Ga，所述改性ZSM-5分子篩具有微孔、介孔和大孔的多級孔結構。

所述改性Ga/ZSM-5分子篩中Ga的負載量為0.1～5wt.％。

所述改性Ga/ZSM-5分子篩的質量為芳構化催化劑質量的30～85％。

所述芳構化催化劑的表面積為250～550m²/g。

本發明提供了上述方案所述芳構化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅源加入到包括鋁源和導向劑的混合水溶液中，進行水熱反應，對水熱反應的固體產物進行焙燒，得到ZSM-5分子篩母體；

(2)將所述ZSM-5分子篩母體、水和導向劑混合，水熱處理后對所得固體產物進行焙燒；