[发明专利]一种金属‑非金属改性催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种金属-非金属改性催化剂及其制备方法。

背景技术

对二甲苯是重要的有机化工原料，在化纤、合成树脂、农药、医药及塑料等众多化工生产领域有着广泛的用途。一般情况下，对二甲苯从催化重整油、裂解汽油和焦油中抽提和分离获得，或通过甲苯歧化、甲苯甲醇烷基化或甲苯与三甲苯进行甲基转移而制得。但上述生产过程均依赖于石油资源，而作为主要生产原料的石油资源日益匮乏，导致对二甲苯生产缺口日益增大，这引发了对开辟对二甲苯生产新途径的迫切需求。

由于甲醇可以从煤炭、天然气甚至生物质获得，从而能够摆脱对石油资源的依赖。近年来，甲醇制烃(MTH)技术受到人们的高度关注。二十世纪七十年代，美国Mobil公司率先提出了甲醇在ZSM-5催化剂上转化为烃类的反应(USP 4062905)，随后他们公开了甲醇在ZSM-5分子筛上制取汽油(USP 4035430、4544781)和低碳烯烃的技术(USP 4374295)；山西煤炭化学研究所(CN 1880288A)、清华大学(CN 101244969A)分别开发的甲醇转化制芳烃的装置、工艺及催化剂具有高选择性的甲醇定向转化为芳烃的效果。

结合现有技术内容可知，目前甲醇的转化研究主要集中在甲醇转化制烯烃(或丙烯)、甲醇转化制汽油以及甲醇转化制芳烃的催化剂的研制，现有技术中还没有关于甲醇直接制对二甲苯用催化剂的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属-非金属改性催化剂及其制备方法。本发明提供的金属-非金属改性催化剂可催化甲醇转化制备对二甲苯。

本发明提供了一种金属-非金属改性催化剂，该催化剂由ZSM-5分子筛依次经金属和非金属化学改性得到，

所述金属为镁、铁、钴、镍、铜、锌、镓或钼；

所述金属和ZSM-5分子筛的质量比为(0.1～10):100；

所述非金属为磷或硼；

所述非金属和ZSM-5分子筛的质量比为(0.5～20):100。

优选的，所述ZSM-5分子筛包括SiO₂和Al₂O₃，SiO₂和Al₂O₃的物质的量之比为(20～1000):1。

本发明提供了一种所述金属-非金属改性催化剂的制备方法，包括以下步骤：

对ZSM-5分子筛依次进行第一焙烧、离子交换和第二焙烧，得到H型ZSM-5分子筛；

将所述H型ZSM-5分子筛在金属硝酸盐溶液中进行第一浸渍，然后对浸渍产物进行第三焙烧，得到金属改性的ZSM-5分子筛；

将所述金属改性的ZSM-5分子筛在非金属源溶液中进行第二浸渍，然后对浸渍产物进行第四焙烧，得到金属-非金属改性催化剂；

所述金属硝酸盐溶液中的金属为镁、铁、钴、镍、铜、锌、镓或钼，所述金属硝酸盐溶液的浓度为0.05～5mol/L；

所述非金属源为磷源或硼源。

优选的，所述磷源为磷酸、三苯基膦或磷酸铵；

所述硼源为硼酸、三苯基硼或四硼酸钠；

所述非金属源溶液的浓度为0.05～5mol/L。

优选的，所述第一焙烧的温度为450～600℃；

所述第一焙烧的时间为2～8小时；

所述第二焙烧的温度为450～600℃；

所述第二焙烧的时间为2～8小时。

优选的，所述离子交换用交换液为铵盐溶液；

所述铵盐溶液的浓度为0.2～2mol/L。

优选的，所述离子交换的液固比为10～40mL/g；

所述离子交换的次数为1～4次；

所述离子交换的温度为50～100℃；

所述离子交换的时间为2～12小时。

优选的，所述第一浸渍的时间为6～24小时；

所述第三焙烧的温度为450～600℃；

所述第三焙烧的时间为2～8小时。

优选的，所述第二浸渍的时间为6～24小时；

所述第四焙烧的温度为450～600℃；

所述第四焙烧的时间为2～8小时。

本发明还提供了上述技术方案所述金属-非金属改性催化剂或上述技术方案所述制备方法得到的金属-非金属改性催化剂的应用，所述应用为催化甲醇转化制备对二甲苯。