[发明专利]一种催化剂及其在二氧化碳加氢耦合BTX生产多甲基芳烃的应用

说明书

本发明属于先进材料技术领域，涉及催化剂的制备，具体涉及一种催化剂及其在二氧化碳加氢耦合BTX生产多甲基芳烃的应用。催化剂的制备方法为，将镧盐和二价金属盐加入至氨水中获得混合溶液，采用HZSM5载体吸附所述的混合溶液制备催化剂前体，再经干燥除水，焙烧后制得催化剂；其中，所述二价金属盐为锌盐或镁盐，镧盐和二价金属盐的摩尔比为1:0.9～1.1；催化剂中镧的负载量为0.9～1.1wt％。本发明提供的催化剂能够活化二氧化碳，通过氢耦合BTX生产多甲基芳烃，实现多甲基芳烃的高效制备，摆脱物理分离工艺对原料的依赖，以及满足下游对高纯度多甲基芳烃的要求，同时实现温室气体CO₂的高效利用。

技术领域

本发明属于先进材料技术领域，涉及催化剂的制备，具体涉及一种催化剂及其在二氧化碳加氢耦合BTX(B:苯，T:甲苯，X:二甲苯)生产多甲基芳烃的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

多甲基芳烃种类多，用途广，其中对高分子材料单体、涂料、新型增塑剂工业有重大意义的是三甲基苯和四甲基苯，其中1,2,4-三甲苯用于制备偏苯三酸酐，此化工品可用做制备耐热塑料和涂料的原料；1,2,4,5-四甲基苯用于制备均苯四甲酸二酐，此化工品用于制备聚酰亚胺耐热纤维和涂料的单体；1,2,3,5-四甲基苯通过氧化到酸，再进行酯化反应到四羧酸酯，可用作非挥发性增塑剂。工业上多甲基芳烃的制备方法主要是通过物理精馏分离法，主要分离乙烯焦油、重整重组分、煤焦油中的有效组分，此方法存在众多缺点，例如对原料的品质依赖程度高，原料中有效组分含量低导致精馏装置能耗高、产品纯度差等问题。而通过化学方法制备高含量的多甲基芳烃，不仅可以摆脱对原料的依赖，还能满足对产品高品质的要求。

将二氧化碳作为原料制备多甲基芳烃，不仅能够实现二氧化碳的循环利用，而且能够降低多甲基芳烃生产的原料投入成本。然而发明人研究发现，目前催化剂难以高效催化二氧化碳制备多甲基芳烃，因而提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种催化剂及其在二氧化碳加氢耦合BTX生产多甲基芳烃的应用，本发明提供的催化剂能够活化二氧化碳，通过加氢耦合BTX生产多甲基芳烃，实现多甲基芳烃的高效制备，摆脱物理分离工艺对原料的依赖，以及满足下游对高纯度多甲基芳烃的要求，同时实现温室气体CO₂的高效利用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种催化剂的制备方法，将镧盐和二价金属盐加入至氨水中获得混合溶液，采用HZSM5载体吸附所述的混合溶液制备催化剂前体，再经干燥除水，焙烧后制得催化剂；其中，所述二价金属盐为锌盐或镁盐，镧盐和二价金属盐的摩尔比为1:0.9～1.1；催化剂中镧的负载量为0.9～1.1wt％。

另一方面，一种催化剂，由上述制备方法获得。

本发明研究表明，当HZSM5载体负载活性金属组分时，金属的种类、摩尔比和负载量对于BTX的转化率、偏三甲苯的选择性以及均四甲苯的选择性影响较大，上述制备方法制备催化剂的BTX的转化率、偏三甲苯的选择性以及均四甲苯的选择性更高。同时本发明制备的催化剂的寿命更长，且在寿命期限内，催化活性以及选择性保持良好。

第三方面，一种上述催化剂在二氧化碳加氢耦合BTX生产多甲基芳烃的应用。

所述多甲基芳烃优选为偏三甲苯和/或均四甲苯。

第四方面，一种二氧化碳加氢耦合BTX生产偏三甲苯和/或均四甲苯的方法，在二氧化碳和氢气的氛围下，将苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种气化，与上述催化剂进行气固两相反应；气固两相反应中，反应压力为0.5～3MPa，反应温度为355～365℃。