[发明专利]一种含MWW结构分子筛的催化剂、制备方法及其应用

说明书

一种含MWW结构分子筛的催化剂，其特征在于所述的MWW结构分子筛的氮气吸附‑脱附的BJH曲线显示在3.8±0.5nm处的氮气脱附量为0.01～0.15cm³/g。该催化剂与传统水热合成的催化剂相比，在维持高的乙苯选择性的同时，可显著提高乙烯转化率；与目前工业上广泛应用的BEA分子筛催化剂相比，具有更好的乙苯选择性。

技术领域

本发明是关于一种含分子筛的催化剂、制备方法以及应用，确切地说，是关于一种含MWW结构分子筛的催化剂、制备方法以及在乙烯苯液相烷基化反应中的应用。

背景技术

乙苯作为重要的化工原料，主要用于脱氢生产苯乙烯，进而生产苯乙烯系列树脂如聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)以及丁苯橡胶(SBR)等等。另外，少量的乙苯也用于溶剂、稀释剂以及生成二乙基苯等。近年来，苯乙烯的发展更为迅速，市场对苯乙烯的旺盛需求带动了乙苯产量的持续增长；从1998年到2015年，全球乙苯的需求量将以3.7％的速度增长。工业上，乙苯主要是由乙烯和苯烷基化反应合成的，仅有约2％的乙苯是通过C₈馏分的分离方法生产的。

目前，乙苯的生产工艺主要有：AlCl₃法、Alkar气相法、催化蒸馏工艺分子筛气相法和分子筛液相法等。AlCl₃法和Alkar气相法由于环境污染、腐蚀设备、能耗大等缺点，已被逐步淘汰。自20世纪80年代起，乙苯的生产开始从传统的AlCl₃催化剂Friedel-Crafts苯烃化工艺向分子筛催化工艺转变。分子筛催化乙苯合成工艺又分为气相法和液相法两种。分子筛气相法的主要缺点是二甲苯含量高，影响产品的质量；分子筛液相法反应温度低，副反应产物的生成量减少，特别是大大降低了二甲苯的生成量，可提高了乙苯产品的品质。目前，已实现工业化的分子筛液相法合成乙苯工艺中，采用Y、Beta和MCM-22分子筛为催化剂活性组元。

Mobli公司Cheng等(Studies in Surface Science and Catalysis,1999,121:53-60.)通过反应温度220℃，反应压力3.44MPa，苯与乙烯摩尔比4:1.下的实验对比发现，Beta分子筛活性最高，MCM-22分子筛乙苯、乙基化选择性最好，Y型分子筛由于其孔道结构中存在超笼，选择性最差、失活较快。

MCM-22、MCM-49、MCM-56等MWW结构分子筛都是非常好的烯烃和苯烷基化反应的催化剂，该类催化剂具有反应温度温和、苯烯比低、环境友好等特点。US5600048(1997)研究了MWW结构分子筛的液相烷基化性能，结果显示在相同乙烯转化率的条件下，MWW结构分子筛催化剂具有更好的乙苯选择性，但是其处理量要小于Beta分子筛催化剂。

MWW结构分子筛包括MCM-22、MCM-49、MCM-36、MCM-56、ITQ-1和ITQ-2等分子筛。1990年，Mobil公司首次以六亚甲基亚胺为模板剂水热合成出MCM-22分子筛(US,4954325,1990)，并于1994年首次解析出其结构，并以此命名为MWW结构分子筛，因此具有MWW拓扑结构的层状分子筛又称为MCM-22族分子筛。MWW结构分子筛具有两套互不交叉的独立孔道：层内孔径为0.40×0.59nm的椭圆形10MR二维正弦孔道；层间为0.71×0.71×1.82nm的12MR超笼，且以0.40×0.54nm的10MR开口与外界相通；另外在其表面还分布一些12MR孔穴，是超笼的一半，深度约为0.91nm(Science,1994,264:1910)。MWW结构分子筛因其独特的孔道结构和物化性质在烷基化(US,5600048,1997)、芳构化(催化学报,2002,23:24)、催化裂化(J.Catal.,1997,167:438)和异构化(J.Catal.,1996,158:561)等反应中具有广阔的应用前景。

下列公开专利和文献以传统的水热合成方法合成MWW结构分子筛。