[发明专利]一种铜改性分子筛催化剂制备方法及其应用

权利要求书

1.一种用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，催化剂由Si、P、Al、O元素组成，引入金属铜作为活性组分进行改性，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1、先将磷源混合于水中，搅拌五分钟，再加入铝源在室温下搅拌1.5小时，得到第一混合溶液；

步骤2、将CuSO₄·5H₂O混于一定量的去离子水中，完全溶解后加入四乙烯五胺搅拌30分钟形成Cu-TEPA的铜胺络合水溶液，再依次加入主模板剂，硅源，各自搅拌30分钟，得到第二混合溶液；

步骤3、将第二混合溶液混合于第一混合溶液中，室温下搅拌6-12小时，混匀后装入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在200℃下晶化2-4天；晶化完成后，反应釜冷却至室温，晶化后的混合物用500mL去离子水洗涤至中性，置于80℃烘箱中过夜干燥，于550℃进行焙烧，制得Cu/SAPO-34分子筛催化剂。

2.如权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硅源为硅溶胶，所述铝源为拟薄水铝石，所述磷源为正磷酸，所述模板剂为双模板剂，主模板剂为吗啉，共同模板剂为铜胺络合物。

3.如权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂上负载的铜含量控制为梯度上升。

4.如权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，五水合硫酸铜和四乙烯五胺的摩尔比为1：1。

5.如权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，晶化温度为200℃。

6.如权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应活性最佳的催化剂投料比为：Al₂O₃:0.9P₂O₅:0.7SiO₂:0.075CuO:2MOR:0.075TEPA:35H₂O。

7.一种甲烷氧化制备甲醇的方法，其特征在于：利用权利要求1所述的用于甲烷选择氧化制甲醇的铜改性分子筛催化剂Cu/SAPO-34作为反应催化剂，在固定床反应器内，200～400℃条件下，将甲烷、水蒸气与氧气的反应气体混合物进料到石英反应管中进行反应，直接将甲烷选择性氧化成甲醇，其中，所述的反应器进口气体空速为20000～50000/h，反应器进口气体中含有98％体积的甲烷，2％体积的水以及0.04％体积的氧气；甲烷选择性氧化反应的温度为200～400℃，压力为常压。

8.根据权利要求7所述的一种甲烷氧化制备甲醇的方法，其特征在于：甲烷的最佳反应温度为300℃；甲醇选择性保持在100％，对应于甲烷转化率最高的反应温度为270℃。

9.根据权利要求7所述的一种甲烷氧化制备甲醇的方法，其特征在于：所述的反应混合气体最佳比例是甲烷的体积含量为98％，氧气的体积含量为0.04％，水蒸气为2％，空速GHSV为30000，水蒸气的进料流速为室温下的饱和蒸气压下流速。

10.根据权利要求7所述的一种甲烷氧化制备甲醇的方法，其特征在于：所述反应活性最佳的催化剂投料比为：Al₂O₃:0.9P₂O₅:0.7SiO₂:0.075CuO:2MOR:0.075TEPA:35H₂O。