[发明专利]新型甲醇制丙烯多级孔ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型甲醇制丙烯多级孔ZSM‑5分子筛催化剂及其制备方法，包括以下步骤：1)水中加入模板剂、异丙醇铝和NaOH得到溶液A；2)SiO₂胶晶中加A溶液，形成摩尔比为100SiO₂:(0.25‑1.0)Al₂O₃:(1.0‑1.6)Na₂O:(25‑40)模板剂:(1440‑1620)H₂O的B溶液；3)B溶液水热晶化、煅烧得到Z5_SC分子筛；4)进一步处理得到H型分子筛；5)磷酸与H型分子筛煅烧，得到多级孔分子筛催化剂。本发明摆脱了传统碳模板的限制，多级孔分子筛的介孔为高度贯通性，合成时间和经济成本大大降低，易于工业上的合成放大；该分子筛在MTP反应中表现出优异的催化性能。

技术领域

本发明化学技术领域，属于涉及一种新型甲醇制丙烯多级孔ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法。

背景技术

丙烯在化工产业中占有重要地位，可以生产聚丙烯、丙烯腈以及丙酮等众多精细化学品。近几年来，全球丙烯的总产量以及需求量逐年递增，一直处于紧平衡的供需格局，而我国一直处于供不应求的状态，今年年初以来，突然爆发的新冠疫情令医用口罩及医用防护服异常紧缺，使得丙烯的需求进一步加大。我国的资源禀赋是“缺油、少气、相对富煤”，且近年来甲醇的产能严重过剩，产能利用率较低，因此非石油路线甲醇制烯烃技术具有非常重要的战略意义。

ZSM-5分子筛是具有MFI拓扑结构和十元环孔道的硅铝分子筛，因为ZSM-5独特的孔道结构，其在甲醇制烯烃反应中失活较慢；因为ZSM-5分子筛的酸性较强，在甲醇转化反应中丙烯的选择性较高，所以其广泛应用于甲醇制丙烯(MTP)反应中，而ZSM-5分子筛的酸性、形貌、晶体尺寸和孔道结构都会对MTP反应有着至关重要的影响。

对于众多MTP反应机理的解释，双循环机理是被大多数学者认可的。从双循环机理的角度来看，ZSM-5分子筛酸性太强会促进芳烃循环，导致丙烯选择性和催化寿命低；ZSM-5分子筛酸性太弱时，由于活性位过少导致反应性能迅速降低；而只有当作为反应催化剂的分子筛具有适宜的酸性时，芳构化反应才会得到抑制，丙烯选择性和催化寿命得到提高。采用浸渍法将P负载到ZSM-5分子筛上，发现其可以降低分子筛的酸性，抑制氢转移等二次反应，进而提高烯烃选择性。

传统的微孔ZSM-5分子筛具有较小的外比表面积，微孔孔道不利于反应物和产物分子的扩散，反应物也不易与微孔孔道中的酸性位点进行接触，且会在反应进行的时候产生大量积碳导致催化剂快速失活，以上这些缺点可以通过减少分子筛晶粒尺寸(纳米级分子筛)或者引入介孔结构(多级孔分子筛)来克服，但是纳米级分子筛存在合成时易团聚、热稳定性差、产物难收集等问题，因此既有利于传质且能有效减少积碳，又具有微孔分子筛优势(微孔的择形效应和合适的酸性位点)的多级孔分子筛对MTP反应是非常有利的。