[发明专利]一种甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂及其制备方法。属于催化技术领域。

背景技术：

乙烯是重要的基本化工原料之一，工业需求量非常大。由于石油蒸汽裂化和催化裂化生产的乙烯远不能满足市场需求，因此，以天然气为原料制取乙烯的工艺越来越受到工业界的关注。天然气制乙烯有直接法和间接法两种，其中直接法中的甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯工艺流程比较简单，具有极大的应用价值，而OCM反应中催化剂是关键。在众多的OCM催化剂中，以SiO₂为载体，Na₂WO₄和Mn为活性组分的Na₂WO₄-Mn/SiO₂催化剂是性能最好的体系之一(①Lunsford J H.Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1995，34：970；②Ji S，Xiao T， Li S，et al.，J.Catal，2003，220：47)，但OCM是一个高温条件下的放热反应，反应过程中催化活性组分容易团聚，会使催化剂的活性下降。

SBA-15是近年来发现的一种孔径较大、孔壁较厚、热稳定性好的介孔分子筛材料(Zhao D，Feng J，Huo Q，et al.，Science，1998，279(5350)：548)，如果将Na₂WO₄、Mn等催化活性组分组装在介孔分子筛SBA-15的孔中，就可避免反应过程中催化活性组分的团聚，从而提高催化剂的活性和稳定性。但如何将Na₂WO₄、Mn等多种催化活性组分均匀地、可控制地组装在介孔分子筛SBA-15孔中是制备性能优异催化剂的关键，这方面尚没有相关的报道。为此，我们通过对Na₂WO₄、Mn等多种催化活性组分在介孔分子筛SBA-15孔中的组装顺序、活性组分的含量、组装后催化剂的活化处理等组装工艺条件的探索，制备出了Na₂WO₄、Mn等多种催化活性组分在介孔分子筛SBA-15孔中均匀分布、并且对甲烷氧化偶联制乙烯具有很好催化性能的新型介孔分子筛催化剂，这对于甲烷氧化偶联制乙烯反应的工艺放大有重要的实际意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂及其制备方法，将Na₂WO₄和Mn或Na₂WO₄、Mn和M(M＝Li、Ce、Zr、La或Sr)等催化活性组分组装到介孔分子筛的孔中，使催化活性组分高度隔离和分散，从而提高催化剂的活性和稳定性。由于催化剂中Mn和M有多种氧化物的存在形态，因此，本领域通常用Mn和M表示催化活性组分。

本发明的产品为一种甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂，以Na₂WO₄t和Mn为催化活性组分、以介孔分子筛SBA-15为催化剂载体，催化活性组分组装于介孔分子筛SBA-15的孔中，Na₂WO₄的质量为介孔分子筛质量的4-8％；Mn的质量为介孔分子筛质量的1.5-3％。

上述甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂，还可以负载催化活性组分M，以Na₂WO₄、Mn和M为催化活性组分、以介孔分子筛SBA-15为催化剂载体，其中M＝Li、Ce、Zr、La或Sr，催化活性组分组装于介孔分子筛SBA-15的孔中，Na₂WO₄的质量为介孔分子筛质量的4-8％；Mn的质量为介孔分子筛质量的1.5-3％；M的质量为介孔分子筛质量的0.5-1.5％。

本发明上述甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂的制备方法，将SBA-15介孔分子筛在Na₂WO₄、硝酸锰溶液中分别浸渍，经干燥、焙烧、脱除模板剂，制得，使Na₂WO₄、Mn组装入介孔分子筛SBA-15孔中。具体方法和步骤为：