[发明专利]一种改性的ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性的ZSM-5分子筛催化剂，该催化剂包含ZSM-5分子筛以及一种或多种改性元素，所述改性元素选自Na、Ca、P、Mg、La、Ce、以及它们的组合，所述ZSM-5分子筛中的硅铝摩尔比为20-800，优选为100-500；以所述改性的ZSM-5分子筛催化剂的总质量为基准计，所述改性元素中每一种的含量分别为0.01-10质量％。

2.如权利要求1所述的改性的ZSM-5分子筛催化剂，其特征在于，所述改性元素是选自以下的改性元素的组合：钠和钙；钠和磷；钠和镁；钠和铈；钠和镧；钙和磷；钙和镁；钙和铈；钙和镧；磷和镁；磷和铈；磷和镧；镁和铈；镁和镧；铈和镧；铈、磷和镧；铈、磷和钠；更优选地，所述改性元素是选自以下的改性元素的组合：钙和镧；铈、磷和镧；钙和镁；镁和铈；磷、铈和钠。

3.一种用来制备如权利要求1或2所述的改性的ZSM-5分子筛催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：

1）前驱体溶液的制备：将改性元素源溶解在溶剂中，形成前驱体溶液；

2）中间体粉末的制备：将ZSM-5分子筛加入所述前驱体溶液中，以浸渍法或者离子交换法制备中间体粉末；

3）催化剂的成型：对所述中间体粉末进行挤条成型或者喷雾干燥，然后进行焙烧，制得所述催化剂。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述浸渍法包括以下操作：使得ZSM-5在所述前驱体溶液中搅拌，然后进行烘干，焙烧。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述离子交换法包括以下操作：使得ZSM-5在所述前驱体溶液中进行搅拌，然后进行过滤和烘干。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自水、水与乙醇的混合物、水与水杨酸的混合物或水与有机胺的混合物。

7.如权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述改性元素源选自以下的化合物：选自硝酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠的钠源；选自硝酸钙和醋酸钙的钙源；选自磷酸、焦磷酸、偏磷酸、亚磷酸、次磷酸，及其对应的铵盐的磷源；选自硝酸镁和醋酸镁的镁源；选自硝酸铈铵的铈源；选自硝酸镧的镧源；以及这些化合物的任意组合。

8.如权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，当改性元素源包括钠源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中的钠元素含量为0.01-5质量％，优选0.05-5质量%；当所述改性元素源包括钙源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中钙元素的含量为0.01-5质量％，优选0.05-5质量%；当所述改性元素源包括磷源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中磷元素的含量为0.02-8质量％，优选0.05-5质量%；当所述改性元素源包括镁源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中镁元素的含量为0.02-8质量％，优选0.05-5质量%；当所述改性元素源包括镧源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中镧元素的含量为0.01-5质量％，优选0.05-5质量%；当所述改性元素包括铈源时，以所述催化剂的总质量为基准计，所述催化剂中铈元素的含量为0.05-10质量％，优选0.05-5质量%。

9.一种由甲醇制备烯烃的方法，该方法包括以下步骤：在反应器中，在足以使得甲醇转化为烯烃的反应条件之下，使得甲醇与水蒸气的混合物与通过权利要求2-8中任一项所述的方法制得的催化剂接触。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述反应器是固定床反应器，所述催化剂是通过对中间体粉末进行挤条成型制得的，所述反应条件如下：温度为360-500℃，压力为0.01-1.0MP，所述甲醇与水蒸气混合物中甲醇的空速为0.1-5.0小时^-1，该甲醇/水蒸气混合物的甲醇:水蒸气质量比为0.1-5。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述反应器是流化床反应器，所述催化剂是通过对中间体粉末进行喷雾干燥制得的，所述反应条件如下：温度为420-520℃，压力为0.01-1.0MP，所述甲醇与水蒸气混合物中甲醇的空速为0.1-10.0小时^-1，该甲醇与水蒸气混合物的甲醇:水蒸气质量比为0.1-5。