[发明专利]一种用于甲苯择形歧化的EU-1分子筛催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种用于甲苯择形歧化的EU‑1分子筛催化剂，由以下质量百分数的成分组成：氢型EU‑1分子筛40％～80％，粘结剂15％～55％，二氧化硅惰性涂层1％～10％，第Ⅷ族元素中的一种或两种金属0.5％～5％；本发明还公开了一种利用EU‑1分子筛催化剂进行甲苯择形歧化的方法。本发明采用氢型EU‑1分子筛作为催化剂的活性组分，利用EU‑1分子筛中一维十元环孔道的分子择形功能和十二元环侧袋的容碳功能，使二甲苯异构体中的对二甲苯先扩散出EU‑1分子筛孔道，减少外表面酸性活性中心对二甲苯的转化作用，保证了催化剂的择形功能，提高了催化剂的对二甲苯选择性及甲苯转化率；本发明的方法反应条件合适。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于甲苯择形歧化的EU-1分子筛催化剂及其应用。

背景技术

二甲苯具有四个同分异构体，分别为对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和乙苯。其中用途最广泛的是对二甲苯。对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸(PTA)，进而生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片，聚酯中空容器的原料。涤纶纤维是我国当下第一大合成纤维。涤纶具有许多优良的纺织性能和服用性能，用途广泛，可以纯纺织造，也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维混纺交织，制成花色繁多、坚牢挺括、易洗易干、免烫和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物。涤纶织物适用于男女衬衫、外衣、儿童衣着、室内装饰织物和地毯等。由于涤纶具有良好的弹性和蓬松性，也可用作絮棉。在工业上高强度涤纶可用作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作电绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。用涤纶制作无纺织布可用于室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。对二甲苯除了在聚酯工业中的广泛应用，还可用作涂料、染料和农药等的原料。对二甲苯的用途广泛，随着世界人口的增长和消费的升级，在世界范围内，对二甲苯的消费量呈增加趋势。目前，中国是世界最大的对二甲苯需求国，2017年中国表观消费量达到2384万吨，消费同比增速11.67％。

对二甲苯的用途广泛、市场需求量大、需求增长持续，但对二甲苯的来源较为单一，主要来自于石油化工过程。生产对二甲苯的主要催化反应过程有石脑油催化重整、二甲苯异构化、甲苯歧化与烷基转移、甲苯择形歧化等工艺过程。由于甲苯择形歧化工艺过程流程简单，产物中对二甲苯的含量很高，通常产物中对二甲苯含量占二甲苯含量90％以上，不需要复杂的二甲苯分离设备和方法就能获得高纯度对二甲苯，降低了投资和生产成本，受到了广泛的关注。近年来国内外对甲苯选择性歧化工艺进行了较多的研究开发，其中UOP公司开发了PX-Plus甲苯选择性歧化工艺，ExxonMobil公司开发了MSTDP、PxMAX甲苯选择性歧化工艺，这些甲苯选择性歧化工艺中，大多数的专利技术应用了ZSM-5分子筛作为反应催化剂主体。

甲苯歧化反应理论上是2摩尔的甲苯歧化生成1摩尔的二甲苯和1摩尔的苯，在催化剂没有择形功能时，生成的二甲苯处理热力学平衡态，即对二甲苯占到二甲苯质量的24％左右。通过应用择形催化剂，可以使对二甲苯占到二甲苯质量的90％以上，但是提高对二甲苯选择性的同时，甲苯转化率降低，副反应增强，使得苯与二甲苯的摩尔比远大于1。

专利CN100352549C公开了一种采用有机胺、无机胺组合模板剂合成的ZSM-5分子筛作为活性组分制备甲苯择形歧化催化剂的方法，催化剂的反应条件为：质量空速1.0h^-1，反应温度为430℃，反应压力为2.1MPa，氢烃摩尔比为2。催化剂在高对二甲苯选择性前提下，产物中对二甲苯与苯的摩尔比为1.3～1.45。该催化剂使用了无机胺作为合成ZSM-5分子筛的模板剂，容易合成出具有杂质的ZSM-5分子筛，且催化剂的反应空速较低。

专利CN1123552C公开了一种甲苯选择性歧化催化剂，该催化剂采用铋元素改性的ZSM-5分子筛作为活性组分。在质量空速4.0h^-1、反应温度为425℃、反应压力为2.1MPa、氢烃摩尔比为2时，该催化剂对二甲苯选择性大于90％，但是甲苯转化率小于25％。