[发明专利]ZSM-5/丝光沸石复合相全结晶分子筛催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种ZSM‑5/丝光沸石复合相全结晶分子筛催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为20～150；所述催化剂的ZSM‑5相晶粒粒径为100～500nm；所述催化剂的比表面积为400～500m²/g。该催化剂用于甲苯歧化与重芳烃烷基转移反应以及苯和重芳烃烷基转移反应中，具有高活性和高选择性。

技术领域

本发明涉及分子筛催化剂合成领域，特别涉及一种ZSM-5/丝光沸石复合相全结晶分子筛催化剂及其制备方法，以及该催化剂在甲苯歧化与烷基转移反应以及苯和重芳烃烷基转移反应中的应用。

背景技术

分子筛具有独特的孔道和酸性质，广泛应用于吸附、分离及催化等领域。复合相分子筛通常是由两种或两种以上分子筛通过化学方法形成的复合晶体。在结构上既具有单一组分的特性，又具有自身独特的结构特征和酸性质，在催化反应中表现出不同于纯相分子筛的独有的协同效应和特殊的反应性能，在石油化工等行业中表现出更潜在的应用价值，特别是ZSM-5/丝光沸石复合相分子筛。ZSM-5分子筛和丝光沸石分别具有10元环以及12元环孔道结构，具有良好的水热稳定性和择形催化性能，广泛应用于石油化工等领域。由于两种分子筛材料孔径均匀单一、酸性分布各有特色、不能单独处理复杂的原料组分，同时含有ZSM-5和丝光沸石的复合相分子筛还有复配的微孔孔道，强弱酸分布范围广，可以同时处理分子直径不一、对酸性要求有所差异的复杂原料组分。但就不同原料和不同反应而言，对ZSM-5/丝光沸石的复合相分子筛的性能要求也存在较大差异。

在实际工业应用中，分子筛粉末自身强度差、反应过程中易粉化流失。因此，通常需要加入惰性粘结剂成型，保证催化剂整体的外型和机械强度。但是，惰性粘结剂的使用同时会带来两个问题：(1)惰性粘结剂本身不具备活性，它的引入会降低催化剂整体分子筛活性中心密度；(2)惰性粘结剂孔结构不发达，成型过程中会包裹分子筛，造成部分分子筛孔道堵塞，降低催化剂的比表面积和扩散速度。上述两种负面影响均会直接影响催化剂的反应性能，使得催化剂活性下降，积炭失活速度增加。现阶段一般做法是通过二次晶化的方法，将分子筛成型过程中引入的粘结剂转化成分子筛的有效组分，使得整个催化剂中不含有粘结剂成分，且同时保持很高的机械强度，这种分子筛催化剂称之为全结晶分子筛催化剂，可以有效提高催化剂活性中心密度和扩散性能。

CN200910201647.X公开了一种无粘结剂ZSM-5/丝光沸石共生分子筛催化剂及制备方法。该方法采用ZSM-5分子筛为本体，首先将ZSM-5分子筛与碱性物质、铝源以及硅溶胶成型，成型后的ZSM-5分子筛催化剂于有机胺的蒸汽中晶化处理，将粘结剂转化成丝光沸石，得到ZSM-5/丝光沸石全结晶分子筛催化剂。该方法虽然能有效解决复合相分子筛催化剂中粘结剂的问题，但是由于丝光沸石合成的碱度要高于ZSM-5，采用粘结剂成型的ZSM-5催化剂为本体，将粘结剂转化成丝光沸石的过程，高碱度会导致ZSM-5分子筛溶解再晶化成丝光沸石，会使得晶化条件控制对ZSM-5和丝光沸石相比例影响较大，容易因为晶化条件控制偏差会导致相组成波动，从而影响催化剂性能。

CN102188993B公开了一种无粘结剂MFI/MOR复合沸石分子筛催化剂的制备方法。该方法是以MOR沸石分子筛为本体，与硅源和铝源原料混捏成型，再气固相晶化的方法，将硅源和铝源晶化成MFI，从而得到MFI/MOR复合沸石分子筛催化剂。但是该方法在分子筛二次晶化过程中会导致介孔体积下降，降低复合相分子筛催化剂的外扩散性能，影响催化剂性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有ZSM-5/丝光沸石复合相全结晶分子筛催化剂活性和选择性低的问题，提供一种ZSM-5/丝光沸石复合相全结晶分子筛催化剂及其制备方法和应用。该催化剂用于甲苯歧化与重芳烃烷基转移反应以及苯和重芳烃烷基转移反应中，具有高活性和高选择性。