[發明專利]一種用于催化裂解的催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110028358.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112642470A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 舒程;吳宗奧;趙雨晨
• 申請（專利權）人: 廣州智京科技有限公司
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/08;B01J37/30;B01J37/02;C10G47/20
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種用于催化裂解的催化劑及其制備方法。活性組份為金屬摻雜的HZSM?5分子篩，所述金屬為鎢元素和過渡金屬元素Mn、Cr、Ti的一種，所述鎢元素占活性組分的重量含量在3?9％之間，過渡元素占活性組分的重量含量在0.5?3％之間。過渡金屬摻雜HZSM?5沸石分子篩可用于重質油催化裂解領域，具有耐高溫、高活性、較大比表面積等特點，其多級孔結構有利于降低反應物分子在孔道內的擴散阻力，提高反應物分子與催化劑活性位點接觸概率，從而提高烯烴、芳烴等產物產率。

技術領域

本發明涉及一種過渡金屬摻雜的多級孔HZSM-5分子篩，尤其涉及用于不同原料油催化裂解制備低碳烯烴和芳烴的分子篩催化劑的制備，屬于催化劑技術領域。

背景技術

隨著石化行業的迅速發展，全球范圍內對乙烯、丙烯、丁二烯等低碳烯烴的的需求持續增長。而我國的乙烯和丙烯的自給率只有近三分之二，仍有大量的低碳烯烴需要進口。芳烴是有機化學工業最基本的原料，芳烴中的苯、甲苯、二甲苯更是石油化工重要的基礎原料，其市場規模僅次于乙烯和丙烯。芳烴產品可以廣泛用于合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、洗滌劑、增塑劑、染料、醫藥、香料、農藥等工業，對發展國民經濟起著重要的作用。針對增產芳烴和烯烴而言，與改善工藝條件與設備相比，催化劑的制備與改性是一條更為快捷和節約的途徑。

目前，催化裂解工藝中常用的催化劑為ZSM-5分子篩，其平均孔道尺寸在0.55nm左右，重油大分子很難直接擴散到分子篩孔道內發生裂化反應，此外，單一微孔的存在會限制反應物和產物在孔道中的傳遞，因此會導致反應的轉化率或收率明顯降低，這種傳質限制也會導致催化劑積炭失活，從而縮短催化劑的使用壽命。

在對分子篩進行改性處理時，通常使用酸溶液或堿溶液處理，而單一的用酸改性時只會擴孔，影響分子篩的介孔度；單一的堿改性可能造成沸石骨架的坍塌，導致其結晶度和催化活性大幅度下降。

已有文獻利用不同過渡金屬改性的 ZSM-5 催化劑對柴油的裂化性能進行考察發現不同金屬交換的 ZSM-5 分子篩乙烯選擇性的順序為Ag＞Cu＞Ti＞Cr＞H＞Mn＞Co，丙烯選擇性由高到低的順序為 H＞Ti＞Cr＞Mn＞Cu、Ag＞Co，這說明過渡金屬的引入會影響催化裂解的反應機理，可變價的金屬離子通過發生氧化還原反應，接受或給予電子，使正碳離子或烴分子失去或得到電子而轉變為自由基，從而促進乙烯的生成。

此外，W會降低催化劑酸性，但可以促進C4烯烴歧化反應的發生，提高丙烯收率。除此之外，W高度分散在分子篩表面，中和了催化劑的部分酸中心，抑制積炭，提高催化劑的穩定性。專利CN103143384B通過W、P 復合改性后，增加B酸酸量，從而提高液化氣的烯烴含量和降低汽油苯含量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種催化裂解催化劑，該催化劑具有適用裂解溫度范圍廣，烯烴和芳烴選擇性高的特點；本發明的目的之二在于提供一種基于酸堿改性的過渡金屬改性的ZSM-5的制備方法。過渡金屬摻雜HZSM-5沸石分子篩可用于重質油催化裂解領域，具有耐高溫、高活性、較大比表面積等特點，其多級孔結構有利于降低反應物分子在孔道內的擴散阻力，提高反應物分子與催化劑活性位點接觸概率，從而提高烯烴、芳烴等產物產率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于催化裂解的催化劑，活性組份為金屬摻雜的HZSM-5分子篩，所述金屬為鎢元素和過渡金屬元素Mn、Cr、Ti中的至少一種，所述鎢元素占活性組分的重量含量在3-9％之間，所述過渡金屬元素占活性組分的重量含量在0.5-3％之間。