[发明专利]用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化剂、其制法及应用

说明书

本发明公开一种用于苯、甲醇烷基化的ZSM‑5沸石催化剂、其制法及应用，所述催化剂是以γ‑Al₂O₃或η‑Al₂O₃中的任意一种和多级孔道HZSM‑5分子筛为载体，负载MgO构成的；其中，以载体总重量为100％计，载体中多级孔道HZSM‑5分子筛占50～80％，γ‑Al₂O₃或η‑Al₂O₃中的任意一种占20～50％，负载MgO的量为1～12％。本发明的催化剂具有较高的甲苯、二甲苯选择性和稳定性。

技术领域

本发明涉及石油化工工艺中的催化剂，特别涉及一种用于苯、甲醇烷基化的催化剂。

背景技术

苯主要来源于催化重整、芳烃的异构化、及煤焦油和乙烯生产工艺的副产物。据报道，每生产80万吨乙烯就有15万吨的苯生成，而我国乙烯的增长量将在200万t/a以上，这必将导致苯的大量过剩。而甲醇作为一种廉价易得的优良试剂，它在酯化、醚化等方面已经得到了广泛的研究及应用，然而作为煤化工的重要产物之一，随着煤化工的迅猛发展，市场上甲醇产量必将迅速增多，出现过剩的局面，而二甲苯作为最重要的基本化工原料之一，其需求量呈现了强劲的增长态势。

自1979年起，国内外对于甲苯甲醇烷基化反应直接合成高浓度对二甲苯的研究进行了大量的工作，用各种方法对ZSM-5的酸性和孔结构进行调变。迄今为止，在甲苯和甲醇烷基化反应中，关于如何提高催化剂对位选择性并保持其高活性和高稳定性的难题仍未得到解决，因而该工艺也一直未见于工业化应用。而苯与甲醇烷基化反应报道不多，利用相对廉价的苯和甲醇合成高附加值的甲苯、二甲苯和乙苯等下游产品，不但充分利用了过剩资源，而且对满足国内供需现状及对国内化工企业抵抗国外市场的竞争压力具有极其重要的现实意义。苯甲醇烷基化与甲苯甲醇烷基化的反应体系不同，苯环是结构稳定的化合物，甲苯和苯分子的直径大小也不一样，苯甲醇烷基化反应难于甲苯甲醇烷基化，需要考虑催化剂结构、酸性、孔道结构等诸多问题。

迄今为止，有关苯、甲醇烷基化反应的研究报道和专利文献在国内外都比较少。中国专利201210025588.7描述了采用HMCM-22分子筛负载碱土、稀土金属元素的技术方案，将其用于苯甲醇烷基化后，二甲苯的选择性有所提高。中国专利200910242740.5描述了以HMCM-56分子筛为载体，负载金属Mo或Ni，其质量含量分别以MoO₃或NiO计，负载质量为3～15％，用于苯甲醇烷基化后，苯的单程转化率≥45％，甲苯和二甲苯的选择性≥89％。中国专利200910075173.9主要描述了工艺设计及其工艺条件对苯、甲醇烷基化反应的影响。上述前两个专利中使用的催化剂分别为HMCM-22、HMCM-56，虽然选择性都有所提高，但是催化剂的稳定性却不是很好，因而限制了其工业化应用，山西恒扬科技有限公司申请的专利仅仅是做了工艺设计和工艺条件的改变，其工业化应用价值也极为有限。

现有技术存在的不足是，目前的催化剂用于苯与甲醇的烷基化反应时存在易失活，转化率低、产物选择性差的问题。如何提供一种用于苯与甲醇的烷基化反应的催化剂，使其具有较高的甲苯、二甲苯选择性和稳定性，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化剂、其制法及应用，使该催化剂具有较高的甲苯、二甲苯选择性和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种用于苯、甲醇烷基化的ZSM-5沸石催化剂，所述催化剂是以γ-Al₂O₃或η-Al₂O₃中的任意一种和多级孔道HZSM-5分子筛为载体，负载MgO构成的；其中，以载体总重量为100％计，载体中多级孔道HZSM-5分子筛占50～80％，γ-Al₂O₃或η-Al₂O₃中的任意一种占20～50％，负载MgO的量为1～12％。