[发明专利]一种ZSM-5分子筛改性催化剂及其制备方法与用途

权利要求书

1.一种ZSM-5分子筛改性催化剂，其特征在于：该改性催化剂本体具有下列摩尔比组成的多孔晶体材料：A1₂O₃: nSiO₂，其中n的取值为15～150。

2.根据权利要求1所述的ZSM-5分子筛改性催化剂，其特征在于：n的取值为20～60。

3.根据权利要求1所述的ZSM-5分子筛改性催化剂，其特征在于：多孔晶体材料的晶粒粒径为0.5～10微米。

4.根据权利要求1所述的ZSM-5分子筛改性催化剂，其特征在于：多孔晶体材料的晶粒粒径为1.0～5微米。

5.一种如权利要求1-4任何一项所述的ZSM-5分子筛改性催化剂的制备方法，其特征在于，其步骤如下：

（1）以硅源、铝源为基体，并加入无机酸或有机酸，在晶化中以有机胺或无机胺作为模板剂，反应混合物组成的摩尔比：A1₂O₃: nSi0₂ =15~200 , H₂O/SiO₂ = 20~150, Na₂O/A1₂O₃ =0-20, NH₃/A1₂O₃=0~120，晶化温度为120~280℃，时间为4~240小时，合成得到含ZSM-5分子筛液体产物经过滤、洗涤后，干燥得到ZSM-5分子筛，然后进行离子交换将分子筛转化成NH₄型ZSM-5分子筛；再加入含硅捏合剂，挤条成形，干燥焙烧得到催化剂担体；

（2）催化剂担体采用可溶性金属盐、固体杂多酸或金属氧化物超强酸负载，经过基团嫁接以及表面修饰进行负载改性，焙烧，恒温干燥，获得用于低浓度乙醇催化脱水生成乙烯的催化剂；

   所述硅源采用硅溶胶、水玻璃、硅酸钠或其中的几种；

所述的铝源采用十八水合硫酸铝、偏铝酸钠、铝酸盐或其中的几种；

所述的无机酸为硫酸、盐酸、硝酸或其中的几种；

所述的有机酸为乙酸、乙二酸、含卤素官能团酸类或其中的几种；

所述的有机胺为乙胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、二丙胺或其中的几种；

所述的可溶性金属盐选自Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Pd, Cu,Zn, Pr, Ti, Zr, Cd, Sb, Ru, Pt, Rh的可溶性盐或其中的几种，其用量范围为催化剂重量的0.5-4%；

所述的固体杂多酸选自磷钥酸、磷铝钨酸、磷钨酸一种或其中的几种，用量范围为催化剂重量的2-10%；

所述的金属氧化物超强酸选自多元复合金属氧化物，其中金属氧化物包括主要成分元素Ti，Zr，Hf中的一种或其中的几种、辅助成分元素Mo, W中的一种或其中的几种，辅助成分的金属元素含量是多元复合金属氧化物总重量的4.8~18%；其中金属氧化物超强酸添加量为催化剂重量的2-15%。

6.根据权利要求5所述的ZSM-5分子筛改性催化剂的制备方法，其特征在于：所述的可溶性金属盐用量范围为催化剂重量的1-3%；所述的固体杂多酸用量范围为催化剂重量的4-8%；所述的金属氧化物超强酸添加量为催化剂重量的5-10%。

7.根据权利要求5或6所述的ZSM-5分子筛改性催化剂的制备方法，其特征在于：在制备时加入产物ZSM-5晶体材料作晶种，其加入量按质量百分比计为ZSM-5分子筛最后产量的0.1-10%。

8.权利要求1-4任何一项所述的一种ZSM-5分子筛改性催化剂在低浓度乙醇脱水反应中的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于：采用石英砂和玻璃弹簧管将经负载改性的ZSM-5分子筛催化剂粉体包瞿并以填充的形式装填于固定床反应器中，装填空隙率为5-20%；通过微量进样泵将配置好的低浓度乙醇溶液抽入固定床反应器中，经反应柱气化后进入催化剂床层，催化脱水反应制备乙烯。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：所述脱水生产乙烯的反应温度为180~400℃；质量空速为0.1~10小时^-1；原料乙醇浓度为5-40%。