本发明专利技术涉及一种无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂及其制备方法和用途。用以解决现有技术采用水热合成方法制备分子筛过程复杂，成本较高，污染较大，分子筛粉体在实际应用中难回收，以及含粘结剂催化剂活性低和不含粘结剂催化剂强度差的问题。本发明专利技术采用首先将硅源、铝源、磷源、ZSM-22分子筛按照一定比例与水混合形成凝胶，凝胶干燥后破碎成一定大小的颗粒，然后将其置于含有机模板剂的蒸汽中，于120～220℃晶化24～100h，得到的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛，然后经过洗涤、干燥、焙烧以及负载杂原子的技术方案，较好地解决了该问题，可用于甲醇/二甲醚制芳烃反应中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂及其制备方法和用途。技术背景芳烃，特别是诸如BTX(苯、甲苯、二甲苯)的轻质芳烃，是重要的基本有机化工原料。随着近年来全球工业与经济的不断发展，芳烃的需求量不断增长。目前，芳烃的主要来源为石脑油重整和裂解汽油加氢过程，这两个过程均是以石油为生产原料。然而，随着石油资源的不断消耗与价格的不断上涨，以石油为原料的芳烃生产成本大幅攀升。因此，从长远来看，从甲醇直接转化来制备芳烃，不失为一条非常有前景的芳烃生产路线。目前报道的甲醇转化制芳烃成型催化剂，通常由诸如ZSM-5、ZSM-11或MCM-22等的沸石分子筛、粘结剂以及脱氢活性组分和修饰组分组成。但是由于成型过程中，粘结剂包裹了分子筛，使得分子筛的有效利用率下降，部分分子筛的孔道被堵塞，使反应物和生成物在催化剂上的扩散性能受到影响，并最终导致催化剂的活性与目标产物的选择性下降。如果把催化剂中的粘结剂全部或大部分转化成有效组分分子筛可以克服以上问题。所谓的无粘结剂催化剂就是在分子筛催化剂成型后，通过再次晶化将所加入的粘结剂转化成有效组分分子筛，是整体的成型催化剂不含或只含少量的粘结剂，同时保持催化剂具有满足工业应用的强度。一般来说，无粘结剂分子筛催化剂中粘结剂的质量含量小于等于5％。ZSM-22分子筛是一种最早由美国Mobil公司于20世纪80年代合成出的高硅沸石。ZSM-22分子筛拥有TON结构的拓扑骨架，骨架结构中同时包含有五元环、六元环和十元环，其中的十元环组成了平行于c轴的一维椭圆形主孔道，孔道大小为0.45×0.56nm。由于ZSM-22分子筛具有适宜的孔道结构和较强的表面酸性，其在催化反应中对小分子反应具有较强的择形作用，可应用于催化裂化、加氢裂化、异构化、烷基化、加氢脱氢，脱水、环化和芳构化等反应中。SAPO-34分子筛是一种八元环孔道结构的磷酸硅铝(SAPO)分子筛，孔口直径在0.4nm左右，通常情况下，SAPO-34分子筛具有比ZSM-22更强的酸性和更好的水热稳定性，目前已在甲醇制低碳烯烃的反应中得到了广泛的应用。由于两种分子筛各自的孔径比较均匀单一、酸性强弱不同，因此各自只适合于较简单的反应过程，对于一些复杂的反应体系，依靠单独的一种分子筛不能得到很好地处理。如果将两者结合得到一种复合分子筛，则可以发挥其多级孔道结构和酸性可调的优点，从而提高复杂反应体系的反应活性。对于甲醇/二甲醚制芳烃反应，其反应机理分为两个步骤，首先是甲醇在酸性位作用下脱水生成二甲醚，二甲醚又在酸性位的作用下生成低碳烯烃，然后低碳烯烃经过齐聚、环化、脱氢、烷基化和脱烷基等复杂过程生成芳烃。对于第一个步骤，可以理解为甲醇制低碳烯烃反应，该反应需要较强的酸性，再加上反应原料和目标产物都是小分子烃类，SAPO-34已经被证明是最适合该反应的分子筛。对于第二个步骤，可以理解为低碳烯烃的芳构化过程，由于芳烃的分子直径比较大，在孔径较小的SAPO-34分子筛内扩散受到限制，因此SAPO-34分子筛基本上没有芳构化活性，而ZSM-22分子筛的孔道大小则刚好匹配了苯、甲苯和二甲苯的分子大小，非常适合烃类芳构化制备芳烃的反应。将SAPO-34分子筛和ZSM-22分子筛结合，制得复合分子筛，则能发挥其协同作用，取得更好的反应效果。文献CN102372291A报道了SAPO-18/SAPO-34共生分子筛的制备方法，解决了现有技术合成的多孔材料孔径单一、活性不高的问题，在甲醇制低碳烯烃的反应中，采用该共生分子筛制备的催化剂具有催化剂失活速度慢得优点。文献CN102372290A也通过合成条件，将磷源、铝源、硅源及模板剂混合，水热晶化合成出了SAPO-5/SAPO-34共生分子筛。文献CN1772611A报道了一种十元环结构的复合分子筛的制备方法，其中包括ZSM-22与SAPO-11复合分子筛，其在润滑油的异构脱蜡过程和柴油的异构降凝过程中表现出了优异的催化性能。文献AppliedCatalysisA：General139(1996)189-199报道了ZSM-22分子筛在丁烷芳构化反应中催化性能。文献CN102371169A报道了一种无粘结剂分子筛催化剂及其制备方法。其中的分子筛包括ZSM-5、ZSM-23、ZSM-11、丝光沸石、Y沸石、β沸石、MCM-22、MCM-49、MCM-56、ZSM-5/丝光沸石、ZSM-5/β沸石、ZSM-5/Y沸石、MCM-22/丝光沸石、ZSM-5/Gagadiite、ZSM-5/β沸石/丝光沸石、ZSM-5/β沸石/Y沸石等等。然而，目前还未见到无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术采用水热合成方法制备分子筛过程复杂，成本较高，污染较大，分子筛粉体在实际应用中难回收，以及含粘结剂催化剂活性低和不含粘结剂催化剂强度差的问题，提供一种无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，该催化剂具有反应活性高，制备过程简单，成本低，污染小的特点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题一相对应的催化剂制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三是提供一种上述无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂相应用途。为了解决技术问题一，本专利技术采用的技术方案如下：一种无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，以重量份数计包括：(1)90～99份ZSM-22/SAPO-34复合分子筛；(2)1～10份金属修饰元素；(3)0～99的无定形的硅、铝和磷的氧化物。上述技术方案中，金属修饰元素可先负载在ZSM-22分子筛上，也可后负载在催化剂上。所述金属修饰元素选自元素周期表ⅠB至ⅧB和ⅢA中的至少一种，优选La、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Zn、Ga中的至少一种。所得催化剂的强度大于40牛/颗，其中每颗催化剂的直径为1～5毫米，长度为5毫米，能满足工业应用的要求。优选的技术方案为，金属修饰元素负载在ZSM-22分子筛上。优选的技术方案为，金属修饰元素负载在成型的催化剂前体上。为了解决技术问题二，本专利技术采用的技术方案如下：无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂的制备方法，包括以下几个步骤：(1)将硅源、铝源、磷源、ZSM-22分子筛按照一定比例与水混合形成凝胶，以各物质的干基计，摩尔比为：Al2O3：P2O5：SiO2：ZSM-22＝1：0.8～2.0：0.3～2.0：0.1～30.0；(2)凝胶干燥后，破碎成适合反应所需的颗粒；(3)将破碎的颗粒置于含有机模板剂的蒸汽中，于120～220℃晶化24～100h；(4)将晶化得到的产品洗涤、干燥、焙烧得到无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛；(5)将得到的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛用选自元素周期表ⅠB至ⅧB和ⅢA中的至少一种金属元素浸渍改性，得到无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂。上述技术方案中，其中金属修饰元素可在步骤(1)之前，先采用浸渍法或离子交换法负载于ZSM-22分子筛上，被经过干本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无粘结剂ZSM‑22/SAPO‑34复合分子筛催化剂，以重量份数计，包括以下组分：(1)90～99份ZSM‑22/SAPO‑34复合分子筛；(2)1～10份金属修饰元素；(3)0～99份的无定形的硅、铝和磷的氧化物。
【技术特征摘要】
1.一种无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，以重量份数计，包括以下组分：(1)90～99份ZSM-22/SAPO-34复合分子筛；(2)1～10份金属修饰元素；(3)0～99份的无定形的硅、铝和磷的氧化物。2.根据权利要求1所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，其特征在于催化剂的强度大于40牛/颗，其中每颗催化剂的直径为1～5毫米，长度为5毫米。3.根据权利要求1所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，其特征在于金属修饰元素选自元素周期表ⅠB至ⅧB和ⅢA中的至少一种。4.根据权利要求3所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，其特征在于金属修饰元素选自La、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Zn、Ga中的至少一种。5.根据权利要求3所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，其特征在于金属修饰元素负载在ZSM-22分子筛上。6.根据权利要求3所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂，其特征在于金属修饰元素负载在成型的催化剂前体上。7.权利要求1所述的无粘结剂ZSM-22/SAPO-34复合分子筛催化剂的制备方法，包括以下几个步骤：(1)将硅源、铝源、磷源、ZSM-22分子筛按照一定比例与水混合形成凝胶，以各物质的干基计，摩尔比为：Al2O3：P2O5：SiO2：ZSM-22＝1：0.8～2.0：0.3～2.0：0.1～30.0；(2)凝胶干燥后，破碎成适合反应所需的颗粒；(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈希强，肖景娴，
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
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