[发明专利]甲醇芳构化催化剂及制备方法与应用

说明书

一种甲醇芳构化催化剂，包括55～80质量％的改性IM‑5分子筛和20～45质量％的二氧化硅，所述的改性IM‑5分子筛中的改性金属为M和RE，其中M选自Zn、Ga、Cu或Ag，RE为Ce或La，所述改性IM‑5分子筛中M以氧化物计的含量为1～15质量％，RE以氧化物计的含量为0.5～8质量％。该催化剂用于甲醇芳烃化反应，具有较高的芳烃收率和/或对二甲苯收率。

技术领域

本发明为一种芳构化催化剂及制备方法与应用，具体地说，是一种甲醇芳构化制备C₈芳烃的催化剂及制备方法与应用。

背景技术

轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯(简称BTX)被称为基础有机原料，主要用于生产与国计民生息息相关的化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品，尤其是对二甲苯，是合成聚酯PET的基本原料。芳烃的大规模工业生产是通过芳烃联合装置实现，对石油资源有着很强的依赖性。下游产品的需求增长推动了芳烃产量的增加，例如从2005至2010年，中国对二甲苯的表观消费量增加了近168％，这种趋势要求芳烃的生产保持一个稳定地供给，对于石油相对缺乏的中国，要维持芳烃生产必须寻找石油以外的原料。

甲醇制芳烃技术是在我国煤炭相对较丰富、成熟的大型化甲醇生产技术和甲醇产能远远超过需求的背景下发展起来的，是指甲醇在催化剂的作用下，直接转化为芳烃的技术，所用催化剂为金属改性的酸性分子筛。

CN1880288A公开了一种甲醇转化制芳烃的工艺及催化剂，催化剂是以镓和镧为活性金属的小晶粒ZSM-5分子筛，在操作压力为0.1～5.0MPa、操作温度为300～460℃、原料液体空速为0.1～6.0h^-1的条件下将甲醇催化转化为以芳烃为主的产物，经气液分离和萃取后得到芳烃。

CN102910647A公布了一种甲醇和/或二甲醚转化制取芳烃的催化剂及其制备方法与应用，该催化剂由大晶粒ZSM-5分子筛和负载在其上的改性金属组成，可以不需要造粒直接应用于流化床甲醇或二甲醚芳构化反应器，反应条件为：反应温度为400～500℃，反应压力为0.1～2MPa，原料的重量空速为0.2～10h^-1。

上述甲醇转化制备芳烃的催化剂和工艺所获得的芳烃均为复杂的混合芳烃，如需转化为市场价值更高的对二甲苯还需经过一系列的后续工艺。CN101602648A介绍了一种甲醇/二甲醚转化制备对二甲苯的方法，采用金属及硅烷化的分子筛催化剂，该催化剂先将沸石分子筛原粉进行金属改性，再经硅氧烷基化合物修饰表面酸性和孔结构，从而获得甲醇/二甲醚转化高选择性制备对二甲苯催化剂。对二甲苯含量在芳烃产物中大于80wt％，特别是对二甲苯在二甲苯异构体中选择性可以达到99wt％以上。

上述专利中虽然对二甲苯在芳烃产物中占较大的比例，但甲醇转化率和总芳烃收率都不高，所以对二甲苯的收率也偏低。究其原因，很可能是所生成的多甲基苯(如三甲基苯和四甲基苯)留在分子筛孔道中，进一步裂解生成低碳烃所致。同时，这些多甲基苯会继续经过脱氢和甲基化反应，再通过一系列的H转移和环化反应形成稠环芳烃碳，最终形成积炭使催化剂失活。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醇芳构化催化剂及制备方法与应用，该催化剂可将甲醇直接转化芳烃产物，其中芳烃收率和/或对二甲苯收率均较高。

本发明提供的甲醇芳构化催化剂，包括55～80质量％的改性IM-5分子筛和20～45质量％的二氧化硅，所述的改性IM-5分子筛中的改性金属为M和RE，其中M选自Zn、Ga、Cu或Ag，RE为Ce或La，所述改性IM-5分子筛中M以氧化物计的含量为1～15质量％，RE以氧化物计的含量为0.5～8质量％。

本发明提供的催化剂以改性IM-5分子筛为活性组分，可用甲醇为原料制备芳烃和对二甲苯，可使反应产物中C₈芳烃收率和对二甲苯收率提高。

具体实施方式