[发明专利]一种自支撑金属改性Beta分子筛的制备方法及其在合成异戊二烯中的应用

说明书

本发明提供了一种自支撑金属改性Beta分子筛的制备方法，包括以下步骤，首先将硅胶颗粒浸渍到金属盐溶液中，得到含金属的前驱体；然后将上述步骤得到的含金属的前驱体和用于形成Beta分子筛的碱性模板剂混合后进行晶化处理，再焙烧后，得到自支撑金属改性Beta分子筛。本发明将活性金属直接与硅胶进行复合，再进行分子筛合成及成型，实现了一步制备自支撑型金属‑Beta沸石分子筛催化剂，而且可以制备不同酸强度的固体酸催化剂，避免了催化剂后期成型的繁琐工序，本发明提供的制备方法条件温和，工艺简单，降低了催化剂的制备成本，而且在合成异戊二烯反应中具有较好的原料转化率和产物收率，有利于工业化生产及推广应用。

技术领域

本发明涉及固体催化剂合成技术领域，涉及一种改性Beta分子筛的制备方法和应用，尤其涉及一种自支撑金属改性Beta分子筛的制备方法及其在合成异戊二烯中的应用。

背景技术

异戊二烯是一种无色易挥发有机化工原料，具有共轭双键结构，主要用于合成橡胶和精细化工产品领域。目前异戊二烯主要的制备方法分为物理分离法和化学合成法。物理分离法是最早生产异戊二烯的方法，通过石脑油裂解制乙烯萃取其碳五馏分，随着石油资源的匮乏以及新的乙烯工艺开发，物理分离法制备异戊二烯受到很大制约。化学合成法主要分为异丁烯-甲醛法、乙炔丙酮法和丙烯二聚法，其中烯醛法具有工艺简单、投资小、原料成本相对较低的优点，在苏联、日本和法国先后实现了两步法工业化。但烯醛两步法制备异戊二烯需要用到液体酸催化剂，对环境和生态会造成严重影响。

近年来，使用固体酸一步催化异丁烯和甲醛合成异戊二烯由于具有低耗能，投资小等优点被广泛关注，而这一催化反应所用的固体酸催化剂成为研究热点，固体酸催化剂是酸碱催化剂中的一类重要催化剂，催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位，称酸中心，多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物。但这些催化剂也存在反应催化活性低、催化剂制备工艺复杂的问题，具体表现出催化剂制备成本高、周期长，以及对产物选择性差、原料利用率低等缺点，仍需不断的进行改进。

目前烯醛反应所用的固体酸催化剂主要有磷酸盐、金属氧化物和分子筛，特别是分子筛类固体酸催化剂，具有规则孔道结构的无机微孔材料，通过改变分子筛结构类型或通过负载金属可以实现对酸性强弱的调控，而酸性强度对催化反应会起到重要作用。尤其是Beta分子筛，具有交叉十二圆环通道体系的高硅沸石，具有酸催化特性和结构选择性，并且具有很高的热稳定性、水热稳定性及耐磨性能，因此在一系列催化反应中表现出良好的水热稳定性和抗结焦性。

但是Beta分子筛存在制备工艺复杂，周期长等问题，通常Beta分子筛合成方法中，大多将含有硅源、铝源、模板剂和水混合制成溶胶浆液，在120～200℃于高压釜中晶化3～60天得到沸石粉末，后期再用金属或非金属改性为具有功能性的沸石粉末，而且在催化过程的实际应用中，还需要再次成型为一定颗粒度的催化剂，制备工艺繁琐，导致催化剂制备成本高，限制了在实际生产中的进一步推广应用。

因此，如何找到一种更合适的Beta分子筛的制备工艺，周期短，路线简单，能够降低其生产成本，已成为业内诸多一线研究人员广为关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性Beta分子筛的制备方法和应用，特别是一种自支撑金属改性Beta分子筛的制备方法及其在合成异戊二烯中的应用，本发明提供的制备方法，能在温和条件下快速的一步得到金属改性Beta沸石分子筛，降低了催化剂的制备成本，同时在催化合成异戊二烯过程中也具有较好的原料转化率和产物收率，有利于工业化生产及推广应用。

本发明提供了一种自支撑金属改性Beta分子筛的制备方法，包括以下步骤：

1)将硅胶颗粒浸渍到金属盐溶液中，得到含金属的前驱体；

2)将上述步骤得到的含金属的前驱体和用于形成Beta分子筛的碱性模板剂混合后进行晶化处理，再焙烧后，得到自支撑金属改性Beta分子筛。