[发明专利]一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂及制备方法和应用，首先将载体HZSM‑5烘干；然后采用初湿浸渍法在烘干后的载体HZSM‑5上负载活性组分Ga和Fe；将得到的混合物在氮气或空气气氛下焙烧，即得到提高甲醇芳构化反应性能的催化剂。本发明制备的催化剂在使用过程中有效的利用了CO₂这一温室效应的主要气体转化成为有高附加值的芳烃，且制备方法简单，原料易得，绿色高效，经济效益高，易于满足工业化生产的需求。

技术领域

本发明属于能源化工催化剂技术领域，具体涉及一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂及制备方法和应用。

背景技术

芳香烃是石油工业中一种重要的有机反应中间体，广泛应用于医药、军工、材料、日用化妆品等众多行业领域。目前，芳烃的主要来源依旧依赖于石油化工中的催化重整等传统工艺。然而由于石油资源短缺，因此开发出一种新型的芳烃制备工艺技术具有重大现实意义。

目前，煤化工领域以煤为原料气化产生CO和H₂合成甲醇技术已日趋成熟，且甲醇的生产严重过剩，甲醇开工率一直低于60％，因此以甲醇为原料的甲醇制芳烃(MTA)工艺开辟了由煤炭(或甲醇)而不依赖石油资源生产BTX的极具良好发展前景的新工艺路线，不仅补充了市场芳烃需求的短缺，也为甲醇提供了出路，从而成为广大科研工作者和各大煤化工企业的研究热点。然而大量烷烃的生成以及反应过程中的脱氢-加氢的动态过程，使得MTA技术中芳烃选择性低和稳定性差等问题制约了该技术的工业化。

众多研究者从催化剂设计和反应工艺优化两个方面入手来研究甲醇制芳烃反应，并取得了一定进展，现有技术往往通过在分子筛负载多组分活性金属，例如(Pt、Ag等)，但由于这些金属的添加，成本也大大增加；对HZSM-5进行酸碱处理、硅烷改性等过程往往过于繁琐，需要对分子筛进行多步修饰，并不利用工业化的发展；例如中空HZSM-5、核壳HZSM-5往往需要添加昂贵的模板剂来造孔，封装，不仅合成条件苛刻，也降低了催化剂的耐磨损性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂及制备方法和应用，以克服现有技术的不足，本发明制备的催化剂在使用过程中有效的利用了CO₂这一温室效应的主要气体转化成为有高附加值的芳烃，且制备方法简单，原料易得，绿色高效，经济效益高，易于满足工业化生产的需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将载体HZSM-5烘干；

步骤二：采用初湿浸渍法在烘干后的载体HZSM-5上负载活性组分Ga和Fe；

步骤三：将步骤二得到的混合物在氮气或空气气氛下焙烧，即得到提高甲醇芳构化反应性能的催化剂。

进一步地，所述步骤一中烘干温度为80℃。

进一步地，所述步骤二具体为：取硝酸嫁和硝酸铁溶于去离子水中，去离子水的体积为载体HZSM-5的饱和吸水量，超声分散后加入载体HZSM-5，搅拌混合均匀，于室温下浸渍，然后烘干。

进一步地，所述超声分散的时间为10-60min。

进一步地，所述浸渍的时间为12-24h。

进一步地，所述步骤二中活性组分Ga的负载量为1-3％，活性组分Fe的负载量为1-7％。

进一步地，步骤三中焙烧具体为：以2-5℃/min的升温速率加热至500-600℃，然后焙烧6h。

一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂，采用上述的一种提高甲醇芳构化反应性能的催化剂的制备方法制得。

催化剂在CO₂气氛下的甲醇芳构化反应中的应用。