[发明专利]一种P-IM-5分子筛及其在甲苯烷基化反应中的应用

说明书

技术领域

本发明是一种磷改性的分子筛和由该分子筛制备的催化剂，以及该催化剂在甲苯烷基化反应中的应用，具体地说，是一种磷改性的IM-5分子筛及由该分子筛制备的催化剂，以及该催化剂在甲苯甲醇甲基化反应中的应用。

背景技术

甲苯甲醇甲基化反应的工业应用价值很高，可以使价格低廉的甲苯和甲醇发生烷基化反应而生成二甲苯，特别是生成重要的基本有机原料-对二甲苯。

20世纪70年代美国Mobil公司开发了ZSM-5择形分子筛，由于ZSM-5分子筛具有良好的热稳定性和水热稳定性，且孔道直径与对二甲苯分子的大小接近，有利于对二甲苯的扩散，因此使甲苯与甲醇烷基化高选择性地制备对二甲苯成为可能。但以ZSM-5分子筛作为催化剂活性组元时，具有以下缺点：ZSM-5分子筛的外表面酸性位对从孔道内扩散出来的富对位产物进行无选择性的异构化；歧化、二甲苯和甲醇烷基化等副反应产生了苯、乙苯和碳九等组分，使二甲苯选择性下降，甲苯转化率仅为28～35％。

为增加对二甲苯的选择性，人们对ZSM-5分子筛进行了改性处理。CN1060099C、USP4950835A和USP6504072B1对ZSM-5分子筛进行了磷、镁或稀土元素的改性，来调变分子筛的表面酸性，使分子筛表面强酸中心减少，弱酸中心相对增加。酸强度的降低能够有效地抑制甲苯歧化等副反应的发生，提高二甲苯的产率，相应地，对二甲苯的产率也随之增加，但活性明显降低。USP2005/0209492A₁对ZSM-5进行磷改性后，产物中仍存在不少乙苯、甲基乙基苯，三甲基苯等副产物。

IM-5分子筛由法国(IFP公司)的Benazzi等人首次合成，它具有10元环二维孔道结构，良好的热和水热稳定性，在FCC、尾气脱氮、加氢裂化等方面都有应用，催化性能显著。

USP6306286B1公开了磷改性IM-5分子筛，催化组分和其制备方法以及其在催化裂化反应中的应用，该法将P-IM-5分子筛、Y沸石和基质组成催化剂组分，P-IM-5分子筛中的P含量至多为10％，优选为2～4％。该催化剂适用于C₁₀以上烷烃的裂解，将其用于VGO裂解反应，可有效降低干气、抑制结焦，同时提高C₃和C₄低碳烯烃的产率。

CN98124173.5公开了使用以IM-5为主要成分的催化剂改善烷属烃物料流点的方法，该法将IM-5与基质混合成型，再负载VIII族金属制成催化剂，用于沸点高于380℃重馏分的裂化，以降低物料的流点。该专利指出，催化剂中可含有磷，其以相对于载体的五氧化二磷表示的磷含量低于15重量％，优选低于15重量％。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于甲苯烷基化反应的磷改性的IM-5分子筛，该分子筛用于甲苯烷基化反应催化剂，生成物全部为二甲苯，且具有较高的甲苯转化率。

本发明的另一个目的是提供一种含上述磷改性的IM-5分子筛的催化剂，该催化剂用于甲苯烷基化反应，生成物全部为二甲苯，且具有更高的甲苯转化率和对二甲苯选择性。

本发明提供的用于甲苯烷基化反应的磷改性的IM-5分子筛，其以P₂O₅计的磷含量为5～9质量％。

本发明提供的甲苯烷基化反应制取二甲苯的催化剂，包括30～90质量％的磷改性的IM-5分子筛和10～70质量％的粘结剂，所述磷改性的IM-5分子筛以P₂O₅计的磷含量为5～9质量％。

本发明提供的磷改性的IM-5分子筛(P-IM-5)，具有适量的磷含量，将这种分子筛用粘结剂成型制成催化剂，可减少甲苯甲醇烷基化反应过程中的副反应，提高甲苯转化率和二甲苯选择性。

具体实施方式

本发明制备有适量磷含量的磷改性的IM-5分子筛及以该分子筛为活性组分的催化剂，发现上述磷改性的IM-5分子筛可以最大程度地减少甲苯甲醇甲基化反应中的副反应，使产物的二甲苯选择性达到100％，几乎不存在其它副反应，而且甲苯转化率也较高，达到33质量％左右。

本发明提供的磷改性的IM-5分子筛，其中的磷含量以P₂O₅计至少为5.0质量％，优选的磷含量为5～8质量％。

所述的IM-5分子筛优选为氢型，IM-5分子筛的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为20～150、优选为30～80。