[发明专利]一种HZSM-5/SAPO-5核壳分子筛及其制备方法和应用

说明书

HZSM‑5/SAPO‑5核壳分子筛及其制备方法和应用，属于核壳型复合分子筛催化剂领域，提供包覆均匀的HZSM‑5/SAPO核壳分子筛的制备方法，将离子热法获得的纳米SAPO‑5分子筛通过静电吸附作用黏附到阳离子改性的HZSM‑5表面上，再将黏附SAPO‑5纳米晶的HZSM‑5经焙烧后按不同固液比投放到SAPO‑5的水热溶胶中，经老化、低温晶化、骤冷、搅拌，然后再于高温下晶化制得HZSM‑5/SAPO‑5核壳分子筛。本发明的HZSM‑5表面的SAPO‑5壳层包覆完整、均匀致密，含有堆积介孔，当核壳固液比为4/20~5/20 g/ml时，壳层覆盖度大于95%。

技术领域

本发明属于核壳型复合分子筛催化剂的制备及应用技术领域，具体涉及一种黏附微晶两段法来制备HZSM-5/SAPO-5核壳分子筛的方法，同时本发明也涉及所制备的核壳分子筛在异丁烷芳构化反应中的应用。

背景技术

随着石油资源的日益匮乏，高效利用低碳烃资源已经成为研究热点，其中低碳烃芳构化技术可以利用来源广泛、价格相对低廉的低碳烃制备苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）等重要的化工原料，发展前景广阔。

低碳烃在固体酸催化剂上的芳构化反应是在B、L酸和强、弱酸协同作用下的催化反应。首先，异丁烷在强B酸位上发生氢转移生成烯烃，同时裂解生成甲烷、乙烷和丙烷等；其次，烯烃在B、L酸以及强、弱酸协同作用下发生聚合、环化生成环烷烃；最后，环烷烃在强B酸作用下发生氢转移芳构化生成芳烃。芳构化反应既可实现低碳烃的高效利用，又可解决芳烃供应不足的问题，是一项具有广阔发展前景的技术。

HZSM-5分子筛具有适宜的孔道结构和较强酸性，在低碳烃芳构化中得到了广泛的应用，但其外表面的强酸位易使低碳烃发生裂解副反应，导致了催化剂的结焦失活，限制了催化剂的大规模应用。目前大多数研究工作主要通过金属改性、酸处理、碱处理调变其酸性和孔道结构，可以在一定程度上提高其反应稳定性和芳构化活性。但金属改性极易造成其在HZSM-5分子筛孔道内的堆积而降低反应扩散作用，导致催化剂抗结焦失活稳定性降低；酸、碱处理又在一定程度上破坏了HZSM-5原有的规整孔道结构，影响了催化剂的结构稳定性。

Takao等（Novel Structure Containing Alminosilicate, Method ForProducing Same And Use Thereof [P]. 2006, 033328）研究了同晶型核壳多孔硅铝酸盐复合分子筛在轻质烃芳构化中的催化行为，结果表明该复合分子筛由于核壳相的协同催化作用，提高了低碳烃芳构化催化活性和催化剂的使用寿命。制备分子筛核壳结构的关键是优化壳相分子筛的制备工艺，成功制得纳米级、高分散的壳相分子筛，以实现壳相对微米级核相的高效、均匀包覆，优化复合分子筛的协同催化行为。Gora等（Appl. Cata., 2007,325, 316-321）利用直接合成法，将经过钛酸丁酯处理后的ZSM-5（MFI）直接投入到silicalite-1（MFI）的合成溶胶中，成功制备出ZSM-5/silicalite-1同晶型核壳复合分子筛。