一种用于芳烃与低碳烷烃烷基化反应的催化剂，含有Ｍｏ元素和ＺＳＭ－５分子筛，其中Ｍｏ元素与ＺＳＭ－５分子筛的重量比为１～１６％。催化剂中添加有重量比５－４０％的粘结剂。上述催化剂在芳烃与低碳烷烃烷基化反应中的应用，反应温度为２５０～４５０℃；进料芳烃与低碳烷烃的摩尔比为０．５－３，重量空速为０．２－５ｈ↑［－１］。本发明专利技术的催化剂应用于苯和丙烷的烷基化反应时，可高选择性地生成甲苯、乙苯、异丙苯和正丙苯。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于芳烃与低碳烷烃烷基化反应的催化剂，以及该催 化剂在芳烃与低碳垸烃烷基化反应中的应用，具体地说，涉及一种含有Mo元素和氢型ZSM-5分子筛的催化剂以及应用于苯、甲苯等芳烃与乙垸、 丙烷等低碳烷烃的烷基化反应中，生产烷基芳烃。
技术介绍
天然气、油田气和炼厂气中，乙烷、丙烷等低碳垸烃来源广泛、价格 便宜，但是由于其结构较为稳定，难于活化，很难作为工业原料进行应用。 近年来提出了一种低碳烷烃利用的新方法，即将低碳垸烃与苯、甲苯等芳 烃反应，合成乙苯、二甲苯、异丙苯、乙基甲苯等垸基苯。文献Journal of Catalysis, 194, 266-277(2000)报道了在Pt-HZSM-5催 化剂上苯与丙烷的烷基化反应。在35(TC、丙垸和苯的重量空速1.3h—\丙 烷与苯的摩尔比为1的反应条件下，反应1小时，丙垸转化率46.56%， CVCn芳烃的选择性33.5 wt%， d-C5烃类的选择性42.8 wt%，其它产物 的选择性23.7 wt%。文献Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 209, 179-187(2004)报 道了在在Ga-HZSM-5催化剂上苯与丙烷的垸基化反应。在450°C、丙垸和苯的重量空速10.3h"、苯与丙垸的摩尔比为0.24的反应条件下，苯转化率6%，反应产物中甲苯占51 wt%，乙苯和二甲苯占32wt。/。， CVCn+芳烃 占17wt0/。。文献Catalysis Today, 93-95, 417-424(2004)报道了在Ga-Pt改性的 HZSM-5催化剂上苯与丙烷的烷基化反应。在45(TC、丙垸和苯的重量空 速5.4h人苯与丙烷的摩尔比为1的反应条件下，苯转化率43.5%，甲苯 选择性43.4%，乙苯选择性9.4wt。/。， 二甲苯选择性29.3 wt%，异丙苯和 正丙苯选择性12.4wt%，其它Q及C9以上芳烃选择性5.6 wt%。文献Applied Catalysis A: General, 294, 273-278(2005)报道了在 Pd/H-ZSM-5催化剂上乙烷与甲苯的烷基化反应，在350。C、乙烷和甲苯的 重量空速3.5h"、乙烷与甲苯的摩尔比为4的反应条件下，反应93分钟， 甲苯转化率4.5%，甲乙苯选择性51.5wt。/。， 二甲苯选择性19.7wt%，乙苯 选择性4.8 wt%，苯选择性17.9 wt%，丙烷选择性1.5 wt%，甲烷选择性 0.8 wt%，氢气选择性1.8 wt%。在以上公开报道中，催化剂采用价格昂贵的贵金属Pt、 Pd或Ga元素， 而且除生成烷基芳烃外，还生成大量价值较低的甲烷等烷烃和重质芳烃。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Mo/ZSM-5催化剂在苯、甲苯等芳烃与乙 烷、丙烷等低碳垸烃经垸基化反应生产垸基芳烃中的应用。为实现上述目的，本专利技术提供的用于芳烃与低碳垸烃烷基化反应的催 化剂，含有Mo元素和ZSM-5分子筛，其中Mo元素与ZSM-5分子筛的重量比为1 16%。所述的催化剂，其中Mo元素与ZSM-5分子筛的重量比为4 12%。所述的催化剂，其中添加有重量比5-40%的粘结剂。本专利技术提供的催化剂在芳烃与低碳烷烃垸基化反应中的应用，反应温 度为250 45(TC;进料芳烃与低碳垸烃的摩尔比为0.5-3，重量空速为 0.2-5h-1。所述的应用，其中芳烃为苯。所述的应用，其中芳烃为甲苯。所述的应用，其中低碳烷烃为乙烷。所述的应用，其中低碳烷烃为丙烷。再展开地说，本专利技术提供的催化剂含有Mo元素和ZSM-5分子筛，其 中Mo元素与ZSM-5分子筛的重量比为1 16%，优选的重量比为4 12%， ZSM-5分子筛为氢型分子筛。为便于工业应用，可以加入重量含量为5-40。/。 的粘结剂。催化剂的制备可以采用通常的浸渍法。可将一定量的水溶性钼盐如钼 酸铵配制成水溶液，浸渍HZSM-5分子筛，然后烘干、焙烧，焙烧温度 500-80(TC;或烘干后与适量粘结剂如氧化铝混合均匀，经捏合、挤条成型后培烧o当直接采用HZSM-5为催化剂时，反应活性较高，但生成大量甲烷等 烷烃和C，o+重芳烃。采用本专利技术提供的Mo/ZSM-5催化剂，则只生成C7.9 芳烃，且具有较高的活性，Mo元素含量过高或过低，反应活性均降低。作为反应原料的芳烃可以是苯或甲苯，低碳烷烃可以是乙烷或丙烷。当以苯和乙垸或丙烷为反应原料时，可以得到甲苯、乙苯、二甲苯、异丙 苯、正丙苯、甲乙苯等烷基芳烃和氢气。当以甲苯和乙烷或丙烷为反应原 料时，可以得到乙苯、二甲苯、异丙苯、正丙苯、甲乙苯等烷基芳烃和氢 气。两种情况下均不产生甲垸等垸烃及Cw+重芳烃。将本专利技术所说的催化剂应用于苯和丙垸的烷基化反应时，主要反应产 物为甲苯、乙苯、异丙苯和正丙苯，有时含有少量二甲苯。芳烃与低碳烷烃的垸基化反应可在固定床反应器中进行，反应温度为250-450°C，反应压力可在常压或加压下进行，进料芳烃与低碳烷烃的摩尔 比为0.5-3，重量空速为0.2-5h'1。具体实施方式 实施例1将2.32克钼酸铵(分子式为(NH4)6Mo7024)溶解于25毫升去离子水， 向溶液中加入Si02/Al203为38的HZSM-5分子筛，浸渍2小时，120 "C烘 干3小时，550 。C焙烧5小时，最后压片粉碎至20 40目备用。其中 Mo元素与HZSM-5分子筛的重量比为6.7 %。丙烷与苯的烷基化反应在内径8 mm的常压、连续流动固定床微型反 应器上进行，催化剂用量l克。反应前，催化剂在450 。C、 30 ml/min氢 气气氛中还原3h，然后将反应器温度降到350 °C，通入丙垸和苯进行反 应，丙垸和苯的重量空速为2.0h"，苯与丙垸的摩尔比为0.8，丙烷转化率 6.4%，含碳反应产物中甲苯占2.9mo1。/。，乙苯占39.9mo1。/。，异丙苯占26.1 mol% ，正丙苯占31.1 mol% 。实施例2将3.60克钼酸按(分子式为(NH4)6Mo7024)溶解于25毫升去离子水， 向溶液中加入Si02/Al203为38的HZSM-5分子筛，浸渍2小时，120 。C烘 干3小时，550 。C焙烧5小时，最后压片粉碎至20 40目备用。其中 Mo元素与HZSM-5分子筛的重量比为10.4 %。按与实施例1相同的方法考察该催化剂丙烷与苯的烷基化反应性能。 在反应器温度350 。C、丙烷和苯的重量空速为2.0h—1、苯与丙垸的摩尔比 为0.8的反应条件下，丙烷转化率3.5 %，含碳反应产物中甲苯占6.4 mol%， 乙苯占24.6mo1。/。，异丙苯占30.4mol%，正丙苯占38.7 mol%。实施例3将5.34克钼酸按(分子式为(腿4)61\407024)溶解于25毫升去离子水， 向溶液中加入Si02/Al203为38的HZSM-5分子筛，浸渍2小时，120 'C烘 干3小时，550 。C焙烧5小时，最后压片粉碎至20 40目备用。其中 Mo元素与HZSM-5分子筛的重量比为15.4%。按与实施例1相同的方法考察该催化剂丙烷与苯的垸基化反应性能。 在反应器温度350 。C、丙烷和苯的重量空速为2.0h"、苯与丙垸的摩尔比 为0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于芳烃与低碳烷烃烷基化反应的催化剂，含有Ｍｏ元素和ＺＳＭ－５分子筛，其中Ｍｏ元素与ＺＳＭ－５分子筛的重量比为１～１６％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄学庆，刘中民，孙新德，朱书魁，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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