[發明專利]低溫甲烷轉化制芳烴的催化體系、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010412621.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111644197A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張燚;周靜;張桂雅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J29/78;B01J29/85;B01J37/18;B01J35/02;C07C2/76;C07C15/04
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

1.低溫甲烷轉化制芳烴的催化體系，其特征在于，包括：

鉬基分子篩催化劑和以氧化鐵為載體的催化劑；

所述鉬基分子篩催化劑和以氧化鐵為載體的催化劑的質量比為1：1～10；

其中，鉬基分子篩催化劑的活性組分為Mo，活性組分Mo在鉬基分子篩催化劑中質量百分含量為1％-10％；

以氧化鐵為載體的催化劑中，載體Fe₂O₃呈粉末狀，氧化鐵質量百分含量為1％-10％。

2.根據權利要求1所述催化體系，其特征在于：所述鉬基分子篩催化劑中的分子篩選自HZSM-5分子篩、SAPO-34分子篩、Hβ分子篩、MCM-41分子篩、Q10分子篩、HY分子篩中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述催化體系，其特征在于：所述分子篩的硅鋁組分的摩爾比為20-150:1。

4.根據權利要求1所述催化體系，其特征在于：所述以氧化鐵為載體的催化劑中，活性金屬為Pt、Pd、Ru、Ni、Mn、Cu、Co、Zr、Mg、Cr、Zn、Ce、K、Al、Ag、Rh中的一種或多種。

5.如權利要求1-4中任一所述催化體系的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

采用浸漬法制備鉬基分子篩催化劑和以氧化鐵為載體的催化劑，將兩種催化劑按照質量比為1：1-10充分研磨至混合均勻，將所得粉末造粒，即獲得低溫甲烷轉化制芳烴的催化體系。

6.根據權利要求5所述催化體系的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

1)將分子篩載體在400-550℃下焙燒2-12h；

2)采用過量浸漬法制備鉬基分子篩催化劑：

按比例稱取Mo前驅體和分子篩載體溶于去離子水中，在55-65℃下攪拌蒸干，然后于115-125℃干燥10-15h，540-560℃焙燒，得到鉬基分子篩催化劑；

3)采用過量浸漬法制備以氧化鐵為載體的催化劑：

按比例稱取過渡金屬前驅體和Fe₂O₃粉末溶于適量乙二醇或去離子水中，攪拌均勻，在120～150℃下干燥10-15h，380-420℃下焙燒，得到以氧化鐵為載體的催化劑；

4)將鉬基分子篩催化劑和以氧化鐵為載體的催化劑按照質量比充分研磨至混合均勻，將所得粉末造粒，即獲得低溫甲烷轉化制芳烴的催化體系。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述分子篩載體選自HZSM-5分子篩、SAPO-34分子篩、Hβ分子篩、MCM-41分子篩、Q10分子篩、HY分子篩中的一種或多種；

優選地，步驟2)中，所述Mo前驅體為四水合鉬酸銨晶體；所述溶解Mo前驅體和分子篩載體的去離子水量為2-6mL/g，焙燒時間為2-12h。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步驟3)中，所述過渡金屬前驅體選自六水合氯鉑酸晶體、二亞硝基二氨鉑溶液、氯化鈀粉末、硝酸鈀溶液、硝酸釕溶液，六水合硝酸鎳晶體中的一種或多種；所述溶解過渡金屬前驅體和Fe₂O₃粉末的乙二醇或去離子水量為0-1mL/g，焙燒時間為2-12h；

優選地，步驟4)中，所述鉬基分子篩催化劑與以氧化鐵為載體的催化劑的質量比為1:1-10。

9.如權利要求1-4中任一所述低溫甲烷轉化制芳烴的催化體系的應用，其特征在于，包括如下具體步驟：

11)反應在固定床反應器中進行，催化劑置于石英玻璃管中；

12)通入還原氣體對催化劑進行活化，活化溫度為300-500℃，維持時間為1-10h；

13)通入原料氣反應，原料氣為濃度為90％甲烷氣(10％Ar作為內標氣)，反應溫度為350-600℃，反應壓力為0.01-0.5MPa，空速為5000-20000mL/g_cat·h。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：步驟12)中，所述還原氣體為氫氣、合成氣中的一種或多種；

優選地，步驟13)中，反應過程中添加助劑，助劑選自苯、甲苯、二甲苯中的一種或多種。