特殊形貌丝光沸石催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种特殊形貌丝光沸石催化剂，在链状形貌提升分子筛催化剂高效传质性能的同时，主要解决催化剂在芳烃烷基转移反应中活性与选择性低的问题，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自IIIB元素至少一种、选自VB元素至少一种及选自IIIA中至少一种金属元素的技术方案，较好的解决了该技术问题，可用于芳烃烷基转移反应等芳烃转化的工业生产中。

Mordenite catalyst with special morphology

The invention relates to a special morphology mordenite catalyst, which improves the high efficiency mass transfer performance of the molecular sieve catalyst with chain morphology, and mainly solves the problem of low activity and selectivity of the catalyst in the alkyl transfer reaction of aromatic hydrocarbons. The catalyst adopts chain morphology mordenite as the support, and the active components include, selected from IIIB. The technical scheme of at least one element, at least one VB element and at least one metal element in IIIA has solved the technical problem well and can be used in the industrial production of aromatic hydrocarbon conversion such as aromatic alkyl transfer reaction.

【技术实现步骤摘要】
特殊形貌丝光沸石催化剂
本专利技术涉及一种特殊形貌丝光沸石催化剂及其制备方法，其特殊形貌为链状形貌，及应用于芳烃烷基转移反应。
技术介绍
随着聚酯产业的持续发展，发展芳烃之间的转化技术，调节苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)等主要芳烃产品的生产，具有重要的意义。分子筛是一种广泛用于石油化工催化过程的催化材料，作为人类认识最早的沸石之一，丝光沸石具有特殊酸性分布和规整的传质孔道，在吸附分离、催化裂化、歧化烷基转移和异构化等石油化工领域有重要的工业应用价值。丝光沸石的二维孔道体系，对于芳烃等大分子的反应中，催化作用一般只发生在十二元环的椭圆形直筒主孔道，而与主孔道相沟通的八元环孔道，一般分子进不去，因此对于反应降低扩散限制，抑制丝光沸石晶体在c轴方向上的快速生长是主要的研究思路。丝光沸石沿12MR(十二元环孔道，即c轴)方向具有较强的生长势能，通常很容易得到二维尺度的丝光沸石纳米棒状晶体，形成针状或纤维状，集合体呈放射状、束状、纤维状等。丝光沸石通常很难有效抑制晶体沿c轴有五元环组成链状结构的优先生长，还容易沿平行于c轴和b轴的二维通道定向生长成斜方晶系的片状丝光沸石。在三维尺度高结晶度纳米丝光沸石晶体的研究中，ab方向的生长能够较为容易的得到控制，直接影响催化剂的传质性能。片形丝光沸石的十二元环孔道之间缺乏相通性，严重的降低了催化反应过程中的传质速率，不利于催化活性更好的发挥。有效调控丝光沸石晶体的自组装成有序自支撑材料，探索、研究纳米丝光沸石晶体的聚集形式，是解决反应过程中催化剂上吸附、扩散瓶颈的关键。CN103274458A通过基本单元之间的取向接触合成一维项链状二氧化钛纳米晶体，材料的比表面积及有序性等性能得到了大幅提升。链状形貌可以有效改善丝光沸石的传质扩散性能，但硅铝组成的丝光沸石受表面酸性分布的限制，在芳烃烷基转移等具体反应中存在活性与选择性低的问题，通常需要通过元素改性的方式进行调控。如IIIB族稀土金属元素所处特殊的元素周期表位置，使其电子能级、离子半径等性质具有微小且近似连续的变化，独特的4f电子结构具有利于发生电子跃迁等的优异性能，因此赋予的优异物理化学性质，产生特殊的载体效应使得催化剂对许多反应具有较好的助催化效果，其引入还可以通过协同作用进一步增强其他金属的分散与稳定性。本专利技术涉及一种用于芳烃烷基转移反应的链状形貌丝光沸石催化剂及其制备方法，通过选用IIIA、IIIB和VB族元素进行改性，可显著提升催化剂的反应性能，较好地解决了上述问题。该催化剂的技术和成本可控，在芳烃转化反应中具有优异的反应性能，有效抑制了积炭等芳烃聚合副反应的发生，耗氢副反应低，应用损耗少，具有更好的稳定性，可适应高空速的反应工况，并具有低温催化活性高，芳烃处理量大，催化效果好，产物二甲苯浓度高等优点，可用于芳烃烷基转移反应等芳烃转化的工业生产中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一，是为了克服现有技术中存在分子筛催化剂扩散性能差的问题，提供一种新型的具有链状形貌的丝光沸石作为催化剂的载体，该催化剂在歧化、烷基转移和异构化等芳烃转化中，对芳环侧链烷基具有高效的管理性能，可适应高空速的反应工况和传质需求。可高选择性地发生相应的脱烷基或烷基转移性能，具有苯和二甲苯主产物收率高和选择性高的特点。本专利技术所要解决的技术问题之二，是提供一种解决上述技术问题之一所用催化剂材料相应的制备方法，解决分子筛的催化效果与催化剂制备过程中的各项合成参数的匹配问题。本专利技术所要解决的技术问题之三，是采用上述催化剂，应用于芳烃烷基转移的芳烃转化应用中。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于芳烃烷基转移反应的链状形貌丝光沸石催化剂，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自IIIB元素至少一种、选自VB元素至少一种及选自IIIA中至少一种金属元素。上述技术方案中，优选的所述活性组分同时包括IIIB族元素、VB族元素和IIIA族元素中的至少一种金属元素。上述技术方案中，所述IIIB元素选自钪、钇、镧、铈、镨、钐、铕、钆中的至少一种。作为更优选的技术方案，所述IIIB元素选自金属元素铈、钐中的至少一种。上述技术方案中，所述VB族元素优选自钒、铌、钽中的至少一种。上述技术方案中，所述IIIA金属元素选自铝、镓、铟、铊中的至少一种。作为更优选的技术方案，所述IIIA元素优选为金属元素镓。上述技术方案中，作为最优选的技术方案，所述活性组分同时包括IIIB族元素、VB族元素和IIIA族元素；例如，所述活性组分包括铈、铌、镓，或者包括钐、铌、镓，或者包括铈、钐、钽、镓，或者包括铈、钐、铌、钽、镓。上述技术方案中，所述催化剂中的改性元素，以催化剂总量计，IIIB元素的含量优选为0.001～6wt％，更优选为0.05～3％wt；以催化剂总量计，VB元素的含量优选为0.005～10％wt，更优选为0.1～5％wt；两者在提高产物中二甲苯的选择性和收率方面具有协同作用。上述技术方案中，催化剂中含有IIIA族金属氧化物，以催化剂总量计，含量为5～60％wt，含量更优选为10～45％wt。所述催化剂的载体采用链状形貌的丝光沸石，其比表面积优选为400～750m2/g。为单个片形晶体沿c轴(片形厚度)方向有序自组装而成的链状形貌，单个片形晶体的厚度尺寸均介于1～500nm之间，链状由2～100个片形晶体自组装形成。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：上述技术问题之一技术方案中所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：A)按照催化剂的组成配方，将所需量的用于改性的IIIB和VB金属的化合物前驱体与链状形貌丝光沸石载体混合，B)再添加一定量的助剂型粘结剂，捏合、成型、干燥后得到催化剂母体，C)母体在空气、贫氧、氮气、富氧的任一气氛下，在300～700℃焙烧0.5～12小时，冷却得到所需催化剂材料。上述技术方案中，步骤A所述IIIB族元素的化合物优选自硝酸钪、硝酸钇、硝酸镧、氧化铈、氯化铈、硝酸铈铵、硝酸镨、硝酸钐、氯化钐、硝酸铕和硝酸钆中的至少一种。上述技术方案中，步骤A所述VB族元素的化合物优选自偏钒酸铵、铌酸、铌酸铵、氧化铌和氧化钽中的至少一种。上述技术方案中，步骤B所述助剂型粘结剂选自至少一种IIIA族金属元素的化合物，优选自硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、异丙醇铝、拟薄水铝石、α氧化铝、γ氧化铝、磷酸二氢铝、硝酸镓、硫酸镓、氯化镓、氧化镓、硝酸铟和硝酸铊中的至少一种为解决上述技术问题之三，本专利技术采用的技术方案如下：芳烃原料的烷基转移反应，使用任一上述技术问题之一技术方案中催化剂存在下进行反应。本专利技术的关键是催化剂的选择，本领域技术人员知道如何根据实际需要确定合适的物料配比、反应温度、反应压力和反应空速。上述技术方案中，芳烃烷基转移反应以摩尔比50:50组成的甲苯和三甲苯为模型原料，其优选反应温度为250～550℃，优选反应压力为1.0～5.0MPa，优选反应空速为0.01～20h-1。上述技术方案中的反应产物采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MASS)分析，按下列公式计算芳烃原料(甲苯、三甲苯)的转化率和主产物(苯、二甲苯)的选择性：转化率(％)＝反应掉的摩尔数/进料摩尔数×100％苯选择性(％)＝反应生成苯的摩尔数/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特殊形貌丝光沸石催化剂，用于芳烃烷基转移等芳烃转化反应，其特征在于，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自IIIB元素至少一种、选自VB元素至少一种以及选自IIIA中至少一种金属元素。

【技术特征摘要】
1.一种特殊形貌丝光沸石催化剂，用于芳烃烷基转移等芳烃转化反应，其特征在于，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自IIIB元素至少一种、选自VB元素至少一种以及选自IIIA中至少一种金属元素。2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于载体采用链状形貌的丝光沸石，其比表面积为400～750m2/g；为单个片形晶体沿c轴即片形厚度方向有序自组装而成的链状形貌，单个片形晶体的厚度尺寸均介于1～500nm之间，链状由2～100个片形晶体自组装形成。3.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述IIIB元素选自钪、钇、镧、铈、镨、钐、铕、钆中的至少一种。4.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述VB元素选自钒、铌、钽中的至少一种。5.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述IIIA金属元素选自铝、镓、铟、铊中的至少一种。6.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，催化剂中，以催化剂总...

【专利技术属性】
技术研发人员：童伟益，陈雪梅，李经球，祁晓岚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11