[发明专利]ZSM-5分子筛催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种ZSM‑5分子筛催化剂、制备方法及应用。所述ZSM‑5分子筛催化剂，以重量份数计，包括以下组份：a)92～99份的ZSM‑5分子筛；b)1～8份的硅铝胶粘结剂；所述硅铝胶粘结剂是通过硅源、铝源和碱接触的步骤获得的。

技术领域

本发明涉及一种ZSM-5分子筛催化剂、制备方法及应用。

背景技术

ZSM-5分子筛属于MFI拓扑结构，具有三维十元环孔道体系，平行于c轴方向的十元环孔道呈直线形，孔径为0.51nm×0.55nm，平行于a轴方向的十元环孔道呈之字形，孔径为0.53nm×0.56nm。

ZSM-5分子筛以其独特的孔道结构和可控的酸性质成为一种非常重要的催化材料，在石油化工、煤化工领域均有非常广泛的应用。如在催化脱蜡、二甲苯异构化制对二甲苯、甲苯歧化制对二甲苯、苯与纯乙烯、苯与稀乙烯、烯烃水合、苯与乙醇气相烷基化制乙苯、低碳烯烃裂解制丙烯、甲醇制丙烯、甲苯甲醇择形甲基化制对二甲苯等反应过程中均有潜在应用，在其中的某些反应中已经实现工业化应用。

特别地，为了满足工业应用的要求，需将分子筛与粘结剂、造孔剂等添加剂混合成型，制成具有一定尺寸、形状和强度的催化剂。但是，粘结剂的加入更会覆盖分子筛的活性中心，同时会限制催化剂中作为活性组分的分子筛的含量，一般分子筛的含量低于80质量％。因此，在商品化的成型的ZSM-5分子筛催化剂中的活性中心的数量远低于成型前的ZSM-5分子筛。

为了克服催化剂中含有粘结剂、活性中心少的问题，文献CN103785449B公开了一种无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂的制备方法，通过气相转晶将粘结剂转化为ZSM-5分子筛。然而，该方法虽然其声称制得了无粘结剂ZSM-5分子筛，其通过转晶步骤由粘结剂晶化得到的分子筛中不含酸中心，因此二次转晶没有起到增加活性中心的作用，即通过二次转晶制得的无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂的催化性能与含粘结剂的ZSM-5分子筛催化剂的催化性能没有提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术采用硅溶胶、氧化铝为粘结剂，存在粘结剂用量大时催化剂强度过高、分子筛含量低、催化活性低，粘结剂用量小时催化剂强度低，粉化严重；而二次晶化所需时间长的问题。本发明提供一种新的ZSM-5分子筛催化剂。该催化剂以硅铝胶为粘结剂，使用非常少量的粘结剂就可以实现分子筛的成型，直接制得了分子筛含量不低于95％的ZSM-5分子筛催化剂，无需二次晶化即可得到强度高、活性好的催化剂，符合苯与纯乙烯、苯与稀乙烯和苯与乙醇气相烷基化制乙苯反应对催化剂的要求，适合大规模工业生产。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种ZSM-5分子筛催化剂，以重量份数计，包括以下组份：

a)92～99份的ZSM-5分子筛；

b)1～8份的硅铝胶粘结剂；

所述硅铝胶粘结剂是通过硅源、铝源和碱接触的步骤获得的；硅源以SiO₂计，铝源以Al₂O₃计，碱硅摩尔比碱/SiO₂＝0～0.3，硅铝摩尔比SiO₂/Al₂O₃＝25～85。

上述技术方案中，碱硅摩尔比优选碱/SiO₂＝0.02～0.3，更优选碱/SiO₂＝0.03～0.22，更优选碱/SiO₂＝0.04～0.18，最优选碱/SiO₂＝0.06～0.12。

上述技术方案中，硅铝摩尔比优选SiO₂/Al₂O₃＝25～60，更优选SiO₂/Al₂O₃＝30～50。