[发明专利]一种用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。本发明在浸渍法负载修饰制备用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂时加入了沉淀剂，能够让金属以沉淀的形式高分散在载体表面，再通过加热变成金属氧化物，最后气相还原得到金属基烷基化催化剂，用于烷基化时抑制MTO反应甚至让此副反应停止。得到的催化剂由0.05wt%~5.0wt%的Rh、Ni、Ru或Pt和95.0wt%~99.95wt%的分子筛ZSM‑5、ZSM‑11、NaY、Beta或USY组成。该催化剂能够从源头上抑制MTO副反应的发生，减少低碳烯烃的产生，从而克服苯与甲醇烷基化反应中催化剂的积碳失活问题，稳定性良好；而且能够有效促进苯与甲醇烷基化反应的进行，催化寿命长，催化活性高，可以实现煤化工与石油化工耦合循环快速发展。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂及其制备方法，具体涉及一种利用苯与甲醇的烷基化反应制备甲苯、二甲苯的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲苯、对二甲苯均为重要的有机化工原料，其中，甲苯主要用作有机溶剂、高辛烷值汽油添加剂以及苯甲酸的制备。对二甲苯主要用于中间体，进行对苯二酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备进而生产树脂和纤维，同时也用于制备维生素及其他药物。

针对我国苯的产能过大以及甲醇产量严重过剩的现状，根据深入实施煤化工与石油化工耦合循环发展战略，诸多学者进行了苯与甲醇烷基化制芳烃技术的研究，以期实现合成附加值更高的甲苯、二甲苯等市场急需的基本有机化工原料的目标，为苯与甲醇烷基化工艺技术的进一步发展奠定技术基础，同时还可以为甲苯、对二甲苯及其下游特色产业链的发展发挥重要作用，从而为企业带来巨大的经济、社会和环境效益，为我国循环经济建设做出重要贡献。其中苯与甲醇烷基化反应面临的重要问题就是参与反应的催化剂容易失活，而甲醇自身反应产生低碳烯烃（MTO反应），是造成催化剂失活的主要原因。

发明内容

本发明的目的是为了解决苯与甲醇烷基化反应中催化剂容易失活的问题，提供一种催化活性高、选择性高、稳定性良好的用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种利用上述方法制备的催化剂。

本发明一种用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将金属的可溶性盐用去离子水配制成浓度为0.3~3.0mol/L的溶液，然后加入载体，搅拌浸渍3~10h得到A溶液；其中，载体为分子筛ZSM-5、ZSM-11、NaY、Beta或USY中的任意一种；金属为Rh、Ni、Ru或Pt中的任意一种，金属的可溶性盐在载体中的占比为1~8%；

（2）取沉淀剂配制成浓度为0.3~3.0mol/L的B溶液；

（3）在20~70^oC下，将配好的B溶液逐滴滴加到A溶液中，滴加完成后继续搅拌浸渍5~24h；所述A溶液与B溶液的体积比为10:3~5；

（4）将步骤（3）所得浸渍液进行抽滤，滤渣在80~180^oC下干燥3~30h；

（5）将步骤（4）所得干燥后滤渣用氢气还原 2~10h，最终得到催化剂样品。

上述步骤（1）中，金属的可溶性盐为氯化铑、硝酸镍、氯化钌或者氯化铂。

步骤（2）中，沉淀剂为氨水、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢铵或尿素中的任意一种。该沉淀剂应与可溶性金属盐中金属阳离子形成沉淀物，且被加热时可产生气体，从而对催化剂孔道大小发挥调控作用。

步骤（5）中，氢气还原压力优选为0.2~5MPa，氢气还原温度优选为350~650^oC。该优选还原条件操作简单，在还原过程中可加强金属与载体的相互作用、气相还原以防止金属流失，从而得到金属高分散的催化剂。