[发明专利]一种恢复泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂活性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂领域，具体为一种恢复泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂活性的方法。

背景技术

沸石晶体具有独特的结构和性能，作为催化剂、催化剂载体或吸附剂在石油化工、环保等领域得到了广泛的应用。传统的沸石晶体催化剂都是以颗粒的形式应用于固定床中，不仅导致床层压降升高造成能源的浪费，而且在生产过程中还产生较大的浓度和温度梯度，降低了催化剂的催化效率。同时，沸石晶体催化剂的分离和回收难度大，造成催化剂损失并产生环境污染。

将分子筛负载到无机惰性的载体如氧化硅、氧化铝等表面制成结构化分子筛催化剂，是国外最新提出的提高分子筛稳定性、解决分子筛不宜分离回收再利用问题的有效方法。该方法利用载体的分散作用将分子筛稳定化，希望在保持分子筛高反应活性、高目标选择性等优点的前提下，具备以下优势：①能很好地实现催化剂的化学设计和反应工程设计之间的结合；②有较强的强化传热、传质和降低压力降能力，因而能有效提高反应效率和分子筛的稳定性，并降低废弃物排量；③有利于开发新的反应技术和过程集成技术；④无催化剂磨损和催化剂与产物分离的问题，有利于提高催化剂寿命和操作过程的安全性。这些优势对提高化工生产的节能、高效、清洁、安全水平有着十分重要的作用。

泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂在化工反应过程中运行一段时间后，由于各种原因而失活。通常，泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂失活可分为两种类型：（1）由于催化剂孔道被焦炭堵塞或分子筛表面活性位完全被焦炭覆盖，而造成的可逆失活；（2）由于分子筛长期暴露在高温、高湿条件下而造成的分子筛骨架铝硅物种转化为非骨架物种、活性中心流失，骨架坍塌等而不可逆失活。第一种失活情况可以通过温和条件下的烧炭来恢复活性；而第二种失活情况，由于分子筛骨架已经坍塌，活性是不可以恢复的，这势必造成极大的浪费。对于泡沫碳化硅基结构化催化剂而言，虽然分子筛涂层已经不可逆失活，但是由于泡沫碳化硅陶瓷具有较高的力学、化学稳定性，还没有遭到破坏。因而，如果就此废弃整个泡沫碳化硅基结构化催化剂，势必造成极大的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恢复泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂活性的方法，解决现有技术中由于分子筛长期暴露在高温、高湿条件下而造成的分子筛骨架铝硅物种转化为非骨架物种、活性中心流失，骨架坍塌等而不可逆失活的问题。

本发明的技术方案是：

一种恢复泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂活性的方法，以泡沫碳化硅载体表面因活性组分流失或骨架坍塌而引起失活的分子筛涂层为硅铝源，将失活泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂在含有硅源、铝源、模板剂的再生溶液中水热处理；或将失活泡沫碳化硅基结构化催化剂或涂覆硅铝物种的失活泡沫碳化硅基结构化催化剂在模板剂蒸汽相中水热处理，使失活泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂恢复活性。

本发明中，硅铝物种是指合成分子筛所需要的硅源、铝源。具体地说，可以是硅铝溶胶、不完全结晶的分子筛的前驱体溶胶或不完全结晶的分子筛的前驱体溶胶与分子筛粉体的混合物中的一种或两种以上。

本发明中，泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂，是以具有三维连通孔道结构的泡沫碳化硅为载体，在其表面负载分子筛涂层作为活性组分所构成的结构化催化剂。泡沫碳化硅载体的孔径范围为0.1mm-10mm，孔径范围优选为0.1mm-5mm；孔隙率30%-90%。孔隙率优选为50%-85%。

本发明中，泡沫碳化硅载体表面分子筛晶体为ZSM-5、β或Y型沸石分子筛。分子筛负载量为0.5-60wt%，分子筛负载量优选为5-40wt%；涂层厚度为2-50微米，涂层厚度优选为5-30微米；泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂的比表面积为10-300m²/g，比表面积优选为30-150m²/g。

本发明中，泡沫碳化硅载体表面分子筛涂层因活性中心流失、骨架坍塌等原因而造成泡沫碳化硅基结构化分子筛催化剂活性降低，经常规烧炭再生活性不能完全恢复。