[发明专利]无粘结剂ZSM‑5/β共结晶分子筛催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂，以催化剂重量百分比计，包括以下组分：

a)87～99.25％型状指数为50～80的ZSM-5/β共结晶分子筛，其中型状指数定义为分子筛晶体三维方向上最长边和最短边长度的比值；

b)0.5～5％的Ba；

c)0.2～5％的Fe；

d)0.05～3％的La；

所述的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a)以选自硅藻土、稻壳灰或白炭黑中至少一种为硅源，以选自铝的氧化物、铝盐或铝酸盐中至少一种为铝源，加入硅溶胶作为粘结剂捏合成型，干燥得到复合分子筛前躯体I，复合分子筛前躯体I中，硅铝原料按照重量比计X Na₂O∶YAl₂O₃∶100SiO₂，其中，0＜X≤16，0＜Y≤16；

b)以有机胺和有机季铵碱的混合水溶液作为模板剂，在适当的矿化度及碱度、水热条件下，将所得复合分子筛前躯体I在晶化温度为50～200℃的气固相条件下晶化10～240小时，控制分子筛晶体的生长方向，得到型状指数为50～80的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛材料，即催化剂前驱体II；

c)取含0.5～5％的Ba可溶性溶液，将步骤b)得到的催化剂前体II在上述Ba金属盐溶液中浸渍12～48小时，在60～100℃干燥，得到Ba元素改性的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂前体III；

d)取含0.2～5％的Fe可溶性溶液，将步骤c)得到的催化剂前体III在上述Fe金属盐溶液中浸渍12～48小时，在80～120℃干燥后得到Ba和Fe元素共同修饰的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂前体IV；

e)取含0.05～3％的La硝酸盐溶液，将步骤d)得到的催化剂前体IV在上述La盐溶液中浸渍12～48小时，在60～100℃干燥后于450～600℃焙烧即得所需无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂；

其中，以成型焙烧后的催化剂重量计，有机胺和有机季铵碱的混合水溶液的用量为5-200％。

2.根据权利要求1所述的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂，其特征在于以催化剂重量百分比计，包括1～3％的Ba元素；0.5～3％的Fe元素；0.1～2％的La元素；88～98％型状指数为50～80的ZSM-5/β共结晶分子筛。

3.权利要求1所述的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a)以选自硅藻土、稻壳灰或白炭黑中至少一种为硅源，以选自铝的氧化物、铝盐或铝酸盐中至少一种为铝源，加入硅溶胶作为粘结剂捏合成型，干燥得到复合分子筛前躯体I，复合分子筛前躯体I中，硅铝原料按照重量比计X Na₂O∶YAl₂O₃∶100SiO₂，其中，0＜X≤16，0＜Y≤16；

b)以有机胺和有机季铵碱的混合水溶液作为模板剂，在适当的矿化度及碱度、水热条件下，将所得复合分子筛前躯体I在晶化温度为50～200℃的气固相条件下晶化10～240小时，得到型状指数为50～80的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛材料，即催化剂前驱体II；

c)取含0.5～5％的Ba可溶性溶液，将步骤b)得到的催化剂前体II在上述Ba盐溶液中浸渍12～48小时，在60～100℃干燥，得到Ba元素改性的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂前体III；

d)取含0.2～5％的Fe可溶性溶液，将步骤c)得到的催化剂前体III在上述Fe盐溶液中浸渍12～48小时，在80～120℃干燥后得到Ba和Fe元素共同修饰的无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂前体IV；

e)取含0.05～3％的La硝酸盐溶液，将步骤d)得到的催化剂前体IV在上述La盐溶液中浸渍12～48小时，在60～100℃干燥后于450～600℃焙烧即得所需无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛催化剂；

其中，以成型焙烧后的催化剂重量计，有机胺和有机季铵碱的混合水溶液的用量为5-200％。

4.根据权利要求3所述无粘结剂ZSM-5/β共结晶分子筛的制备方法，其特征在于气固相处理过程中，有机胺和有机季铵碱的重量比为0.5～2：1，水与有机胺和有机季铵碱的重量比为0.1～5∶1。