[发明专利]烷基转移催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及烷基转移催化剂及其制备方法。该方法包括：首先引入杂原子B合成高相对结晶度、高硅铝比的摻杂B‑NaY分子筛，然后通过铵交换、水热处理、酸处理与高温焙烧的完美结合，制备得到了介孔Y型分子筛。按照本发明的方法，首先对B‑NaY分子筛进行铵交换然后再结合水热处理，在高温水蒸气存在下，促使介孔的形成和介孔间的合并、连通，从而产生介孔连通结构的Y型分子筛。本发明的含硼介孔Y型分子筛用于苯和多烷基苯的烷基转移反应时，具有较高的烷基转移活性和活性稳定性，可用于苯和多烷基苯的烷基转移反应的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种分子筛及其制备方法，特别涉及一种含硼介孔Y型分子筛的制备方法，此含硼介孔Y型分子筛的催化剂用于烷基转移反应中。

背景技术

目前，国内外市场对乙苯的需求旺盛，乙苯是生产苯乙烯的原料，苯乙烯是生产PS(聚苯乙烯)、ABS(烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)、BS(丁二烯-苯乙烯聚合物)等树脂的重要单体。世界上乙苯的年产量预计将以每年4％左右的速度增加。而乙苯的合成是苯和乙烯在酸性催化条件下的烷基化反应，即苯和乙烯发生烷基化反应生成乙苯，乙苯与乙烯继续发生烷基化反应生成二乙苯等多乙苯，其中，为了提高乙苯产品的收率，需要将二乙苯等多乙苯与苯进行烷基转移反应再生成乙苯。作为烷基转移技术发展的核心，催化剂一直倍受关注，其中催化新材料的研究开发则是烷基转移催化剂乃至新工艺技术发展的技术源泉。因此，研究烷基转移催化剂技术将具有重要的战略意义。

而FAU构型的Y沸石具有开阔的三维孔道、可调变酸性、良好的热以及水热稳定性，被广泛应用于烷基转移反应中。但是由于其具有微孔结构，对于烷基转移反应来说，会限制反应分子的内扩散环境，从而导致分子筛的失活。为改善扩散限制，提高催化效率，近20年来，人们已经提出了许多方法：合成超大微孔沸石、合成小晶粒沸石、制备介/微孔复合沸石等。其中，介/微孔复合沸石的制备又分为以下两种类型：一种是“建设性的(”，即通过各种直接晶化或者多步组装手段，借助各种软硬模板剂，合成制备同时具备介微孔结构的多孔材料，但是有机模版剂高昂的价格大大提高了分子筛材料的成本，目前多用于理论研究；另一种是“破坏性的”，即采用各种化学物理手段，有针对性的脱除微孔沸石骨架中的某些结构单元，将介孔人为的“引进”微孔沸石骨架。目前最主要的将介孔引入Y型沸石骨架的方法是水热处理法。水热处理Y沸石的过程中，不仅会发生铝的迁移还有一个重要现象的发生：介孔的形成。该方法之所以广受欢迎并且经久不衰，一方面是因为该工艺相对简单，安全，污染小；另一方面主要是因为采用水热法制备的产品可以使骨架硅铝比提高，使得沸石结构稳定性得到显著改善，在骨架中引入了介孔，提升了对大分子裂化能力，改善了产品选择性。然而，Krijn P.de Jong等人(Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,No.6)通过3D-TEM技术深入研究了水热脱铝制备得到的Y型分子筛的介孔性质，发现介孔结构多是以腔穴的构型存在于分子筛晶体表面或内部，介孔之间仅以微孔连接，这样的介孔并没有起到改善晶内扩散的作用，扩散依然是受微孔的控制。

另一方面，摻杂原子分子筛的研究也在如火如荼的进行着，利用杂原子取代分子筛的骨架硅铝元素，对分子筛的骨架进行化学改性，在很大的范围内调变了分子筛表面酸性、催化活性和选择性(“含金属Y型分子筛的合成、表征及其催化性能研究”《燃料化学学报》1999，6期)，目前有关含杂原子分子筛催化剂的研究主要集中在催化氧化等方面，若将杂原子分子筛应用于烷基转移反应过程则要求分子筛具有更丰富的介孔。近年来新发展起来的碱处理方法也是造介孔的有效手段，但是一直一来都是应用于高硅分子筛(如ZSM-5，原子硅铝比不小于15，不大于30)脱硅造介孔，对低硅铝比的Y型分子筛而言是不合适的。

综上所述，研究一种含硼介孔Y型分子筛的液相烷基转移催化剂及其制备方法，对于烷基转移催化剂的性能改善以及杂原子分子筛的实际应用都具有重要的价值和意义。

发明内容