[发明专利]一种用于低碳烷烃制芳烃复合多级孔分子筛催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂及其制备领域，涉及一种用于低碳烷烃制芳烃复合多级孔分子筛催化剂及其制备方法。该催化剂组分包括：由硬模板法合成的多级孔HZSM‑5分子筛、HMCM‑22分子筛、主活性组分、贵金属/非贵金属改性剂和少量的粘结剂。本发明的催化剂具有优良的低碳烷烃芳构化性能，而且制备工艺简单，成本可控，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂及其制备领域，涉及一种含有复合多级孔分子筛催化剂及其制备方法，具体为一种用于用于低碳烷烃制芳烃复合多级孔分子筛催化剂及其制备方法。

背景技术

苯、甲苯和二甲苯(简称BTX)作为重要的基础有机化工原料已被广泛应用于多种化工产品的制备过程中。大力发展芳烃生产符合传统炼油企业由燃料型向化工型转型的发展趋势。近年来，受下游产业快速发展的影响，中国对BTX的需求量逐年增加，虽然已大力推动芳烃生产，但仍有很大一部分供应缺口依赖进口补充。随着对轻芳烃需求的不断增加以及页岩气的大量开发与应用，其凝析液中含有大量的乙烷和丙烷，因此催化轻质烷烃转化为BTX，特别是丙烷的芳构化技术在学术与工业生产领域都引起了广泛关注。

目前，已经开发的可用于C3～C4烃的芳构化工艺包括：Cyclar工艺、M2-forming工艺和Aroforming工艺等。上述几种工艺均使用的改性ZSM-5分子筛作为芳构化催化剂。虽然该工艺已工业化，但仍旧存在不少问题：积碳失活快、芳烃收率低、干气副产物多。因此研发高性能芳构化催化剂是解决上述问题关键核心。众所周知，ZSM-5分子筛是目前轻烃芳构化催化剂体系中性能较好的基地材料；国内外众多研究机构对该ZSM-5体系的芳构化催化剂广泛和深入的研究，并取得了较好研究结果。

CN1093431C制备了Mo和卤族元素改性的HZSM-5分子筛催化剂，用于甲烷芳构化过程性能优良，同时用于丙烷芳构化过程性能提升明显。CN1268429C提供了一种ZnM双组分改性ZSM-5芳构化催化剂，其用于甲烷和丙烷混合芳构化时，展现出了较高的烷烃转化率和芳烃收率。CN101209947B提供了一种低碳烷烃芳构化方法，采用有机硅处理的中孔沸石ZPR分子筛，用于低碳烷烃转化制芳烃，具有高的催化活性和高的芳烃选择性。CN101588866B提供了一种转化轻烃为苯、甲苯和二甲苯的MFI沸石催化剂，其催化剂采用合成的硅铝摩尔比70～100：1的分子筛为载体，Pt为活性组分。CN101108364A和CN101130168A采用纳米HZSM-5分子筛为载体，Zn为主活性组分，铽、铥、铕、镱或铒中的一种作为助剂制备了一种烷烃芳构化催化剂，用于正己烷芳构化过程取得不错的效果。CN107999100B和CN109569719A提供了一种轻质烷烃芳构化的炭基催化剂，上述炭基催化剂以多孔炭为载体，负载有机磷，或者同时负载有机磷和金属盐化合物。该体系采用有机磷为活性组份，强化了中等强度酸的分布，使得烷烃的脱氢和环化功能加强，进而提高了催化剂的活性和BTX的选择性。CN108636445A和CN108404974A提供一种低碳烷烃芳构化催化剂的一体化制备方法及其应用，其采用空壳型小晶粒ZSM-5分子筛为载体，Mo为主活性组分，该发明制备的低碳烷烃芳构化催化剂具有稳定性高、催化活性好的优点，用于甲烷脱氢芳构化反应时，甲烷的转化率高、苯的选择性、总芳烃的选择性高。CN102895992B、CN106395851B、CN107915236B、CN108285151B四个专利提供了芳构化的催化剂的制备方法，均采用L沸石为载体，Pt为活性组分的催化体系，但其主要应用于正构烷烃(5个碳及以上)的芳构化过程。

从上述专利来看，在C3～C4芳构化领域，仍旧集中在采用ZSM-5分子筛改性及后续成型制备工艺上，针对ZSM-5载体本身的性能优化较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有C3～C4芳构化催化剂存在的问题，提供一种用于低碳烷烃制芳烃复合多级孔分子筛催化剂。该催化剂具有烷烃芳构化活性，BTX选择性高、催化性能稳定针对。

本发明的另外一个目的是提供以上这种催化剂的制备方法，该制备工艺简单，生产成本较低。