[发明专利]一种硼改性镁碱沸石分子筛催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种硼改性镁碱沸石分子筛催化剂及其制备方法与应用，该制备方法包括将碱源、铝源、硼源加入水中，搅拌，形成均匀溶液；将镁碱沸石分子筛晶种、硅源及模板剂加入均匀溶液中，搅拌至形成溶胶液；将溶胶液在水热条件下进行晶化，经过滤、干燥、焙烧，得到硼改性钠型镁碱沸石分子筛原粉；将硼改性钠型镁碱沸石分子筛原粉与铵盐水溶液或稀盐酸进行离子交换，经过滤、干燥后得到氢型分子筛原粉；将氢型分子筛原粉、粘结剂及水混合后进行挤压成型，然后干燥、焙烧得到硼改性镁碱沸石分子筛催化剂。本发明制备得到的镁碱沸石分子筛催化剂具有活性高、单程寿命长、抗积碳能力强、液相产率低的优点。

技术领域

本发明涉及制备一种硼改性镁碱沸石分子筛催化剂及其制备方法与应用，该分子筛催化剂可用于正丁烯骨架异构化制备异丁烯，属于分子筛催化剂的技术领域。

背景技术

随着甲基叔丁基醚、叔丁醇、甲基丙烯酸甲酯及聚丁烯等下游产品的总需求不断增长，异丁烯的消费量也逐年升高。现阶段，蒸汽裂解及正丁烷脱氢等传统的异丁烯生产方式以难以满足市场需求，因此能够将正丁烯转化为异丁烯的正丁烯骨架异构技术越来越受到重视。

现阶段正丁烯骨架异构制异丁烯的催化剂主要为镁碱沸石型分子筛催化剂，其独有的八元环与十元环交叉孔道结构与反应物及产物的动力学直径近似，适于反应物及产物的扩散；分布于十元环孔道中的弱酸及中强酸中心对反应有特异的催化作用，异丁烯整体选择性较高。但在分子筛的合成过程中，由于骨架中铝原子分布的不可预见性，不可避免的会有部分铝原子形成强酸中心。与弱酸及中强酸中心相比，强酸中心是积炭及烯烃聚合等副反应的活性位点，并非正丁烯骨架异构化制异丁烯反应理想的催化中心，因此调控分子筛的酸性分布和总酸量是解决正丁烯骨架异构制异丁烯反应的关键。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种硼改性镁碱沸石分子筛催化剂的制备方法，该制备方法能有效调控分子筛的酸性分布和总酸量，由其制得的分子筛催化剂在催化正丁烯骨架异构化制异丁烯反应时具有活性高、单程寿命长、抗积碳能力强、液相产率低等优点。

本发明的另一目的在于提供由前述方法制备得到的硼改性镁碱沸石分子筛催化剂。

本发明的再一目的在于提供前述硼改性镁碱沸石分子筛催化剂的应用。

为了达到上述目的，一方面，本发明提供一种硼改性镁碱沸石分子筛催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

将碱源、铝源及硼源加入水(优选去离子水)中，搅拌，形成均匀溶液；

将镁碱沸石分子筛晶种、硅源及模板剂加入所述均匀溶液中，搅拌至形成溶胶液；

将所述溶胶液在水热条件下进行晶化，经过滤、干燥、焙烧，得到硼改性钠型镁碱沸石分子筛原粉；

将所述硼改性钠型镁碱沸石分子筛原粉与铵盐水溶液或稀盐酸进行离子交换，经过滤、干燥后得到氢型分子筛原粉；

将氢型分子筛原粉、粘结剂及水混合后进行挤压成型，然后干燥、焙烧得到所述硼改性镁碱沸石分子筛催化剂。

本发明利用硼改性的方法能够有效调控镁碱沸石分子筛催化剂中的酸性分布，在减少强酸酸中心数量和酸强度的同时能够提高弱酸和中强酸酸中心数量和强度，能够在提高催化剂上正丁烯骨架异构化制异丁烯反应活性的同时抑制强酸中心上发生的积炭和烯烃聚合反应等副反应，从而在保持催化剂高活性、高选择性的同时解决催化剂上正丁烯骨架异构制异丁烯反应存在的积炭失活快、寿命短和液相产物收率较高等问题。

在上述制备方法中，优选地，所述碱源包括但不限于氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种。

在上述制备方法中，优选地，所述铝源包括但不限于硝酸铝、硫酸铝、拟薄水铝石、氢氧化铝和铝溶胶中的一种或几种。