ZSM-5分子筛催化剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种ZSM

【技术实现步骤摘要】
ZSM
‑
5分子筛催化剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及分子筛制备
，具体而言，涉及一种ZSM
‑
5分子筛催化剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]ZSM
‑
5分子筛是一种典型的微孔分子筛，因具有均匀有序的微孔、大的比表面积、较高的水热稳定性而广泛用于催化领域和吸附分离领域。其骨架中含有两种相互交叉的孔道体系：椭圆形十元环直孔道和圆形之字形弯曲孔道，其孔径分别约为0.51
×
0.55nm和0.53
×
0.56nm。ZSM
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5分子筛独特的三维交叉孔道结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，也为反应物和产物提供了丰富的进出通道。因此，ZSM
‑
5分子筛可用作固体酸催化剂、催化剂载体、吸附剂以及离子交换剂，也可应用于芳烃烷基化、催化裂化、轻烃芳构化、甲醇制汽油等重要的工业生产中。
[0003]化工中常用的分子筛催化剂是以具有催化活性的分子筛作为催化剂活性组分，引入成型助剂，形成不同形状和尺寸的颗粒，成型一般是多相催化剂生产中必不可少的工序，可提供适宜形状、大小、强度和催化性能的催化剂，与反应器相匹配。因此，分子筛的成型过程对分子筛催化剂的催化活性、稳定性和寿命均有较大影响。其中，BETA分子筛和ZSM型分子筛的γ
‑
氧化铝成型体，因其具有较好的孔结构、适宜的比表面和较高的耐热稳定性，常作为吸附剂或负载型催化剂的载体使用。工业应用要求成型样品具有一定的强度，并且分子筛的原有性质，如比表面积、反应活性等能够最大限度的保留，这就对黏结剂和成型方法提出了要求。氧化铝由于其比表面积高、耐压强度好以及适宜的酸碱性，是常用的黏结剂。而成型方法通常是将分子筛和氧化铝混合，加入硝酸，然后混捏、挤出成型。
[0004]专利CN101940944A提供了一种利用分子筛晶化后的浆液制备成型分子筛催化剂的方法，从晶化分子筛的浆液中分离出分子筛产品和晶化浆液，并将两者与黏结剂混合而获得催化剂浆料，再将浆料成型得到催化剂。所得催化剂的机械性能适用于流化床工艺而不适用于强度要求高的固定床工艺催化剂。专利CN101537369介绍了一种ZSM
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5催化剂，该催化剂也是将ZSM
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5催化剂和γ
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氧化铝按一定比例混合后，加稀硝酸混合成型。专利201711070222.0公开了一种ZSM
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5分子筛挤条成型的方法，其将粉状ZSM
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5分子筛、含蛋白质的淀粉和水捏合、挤出、干燥和焙烧，得到ZSM
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5分子筛条形剂。专利CN 108187728 B提出了一种成型ZSM
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5分子筛催化剂的应用，将黏结剂SB粉、V250粉、助挤剂田菁粉加入改性后的分子筛催化剂干粉中，混合后加入胶溶剂硝酸和柠檬酸与水的混合液挤条成型。专利201410100278.6公布了一种成型分子筛催化剂及其制备方法和应用，其是将分子筛浆液与黏结剂混合，加入助挤剂和胶溶剂，加工成型、干燥、离子交换和焙烧后，得到成型分子筛催化剂。专利201711482811.X公开了一种分子筛的成型方法，其是将氧化铝和分子筛混合，加入重量浓度为5～15％的无机铝盐溶液，然后进行混捏、成型、焙烧得到产品。专利201910184212.2提出了一种纳米分子筛的成型方法，将纳米分子筛原粉和胶粘剂混合均匀后，将颗粒置于转盘式滚球机中，按照滚球成型的方法滚成母球；待球形体生长至所需大
小，开始逐渐加入水泥粉体和水，使球体继续长大至所需直径，即可停止加料；将制备好的球形纳米分子筛在室温下干燥12小时，得到产品；通过筛分，抛光得到所需尺寸的球形纳米分子筛成型体。
[0005]然而，上述现有技术的分子筛成型过程中选用惰性组分的黏性剂，对分子筛表面进行包裹，会导致分子筛本身产品含量及纯度降低，利用率低，同时对分子筛的活性有稀释作用，堵塞分子筛孔道作用，影响其扩散性能。而且传统分子筛或分子筛浆液进行喷雾成型或挤条成型，在催化剂工业化应用过程中会出现强度不稳定、催化剂破碎粉化、床层压差上升等劣势，无形增加催化剂工业应用成本和能耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种ZSM
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5分子筛催化剂、其制备方法及应用，以解决现有技术中ZSM
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5分子筛催化剂无法兼顾良好催化效果和稳定强度的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种ZSM
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5分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将纳米ZSM
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5分子筛与黏结剂、造孔剂、胶溶剂和助挤剂混合，得到混合物料；步骤S2，将混合物料挤出成型，得到中间产品；步骤S3，将中间产品依次进行第一焙烧和晶化，得到ZSM
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5分子筛催化剂前驱体；步骤S4，将ZSM
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5分子筛催化剂前驱体依次进行烘干、第二焙烧和第三焙烧，得到ZSM
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5分子筛催化剂；其中，黏结剂包括第一黏结剂和第二黏结剂，第一黏结剂为粗孔硅胶、微硅粉、硅溶胶、硅藻土和高岭土的一种或多种，第二黏结剂为纳米氧化铝、拟薄水铝石和薄水铝石的一种或多种；造孔剂包括第一造孔剂和第二造孔剂，第一造孔剂为田菁粉、阿拉伯树胶和乙基纤维素的一种或多种；第二造孔剂为木质素、瓜尔胶、环糊精和聚乙二醇1000的一种或多种；第一焙烧的温度为500～700℃，第二焙烧的温度为300～500℃，第三焙烧的温度为500～700℃，且第一焙烧的时间＜第二焙烧的时间＜第三焙烧的时间。
[0008]进一步地，纳米ZSM
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5分子筛与第一黏结剂的质量比为1:(0.02～5.0)，纳米ZSM
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5分子筛与第二黏结剂的质量比为1:(0.01～5.0)；优选地，纳米ZSM
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5分子筛与第一黏结剂的质量比为1:(0.05～0.15)，纳米ZSM
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5分子筛与第二黏结剂的质量比为1:(0.01～0.08)；更优选地，第一黏结剂为粗孔硅胶和/或微硅粉，第二黏结剂为拟薄水铝石。
[0009]进一步地，纳米ZSM
‑
5分子筛与第一造孔剂的质量比为1:(0.005～2.0)，纳米ZSM
‑
5分子筛与第二造孔剂的质量比为1:(0.005～2.0)；优选地，纳米ZSM
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5分子筛与第一造孔剂的质量比为1:(0.02～0.04)，纳米ZSM
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5分子筛与第二造孔剂的质量比为1:(0.03～0.06)。
[0010]进一步地，胶溶剂为无机盐、硝酸和柠檬酸的一种或多种；优选地，无机盐为硫酸铝、硝酸铝、磷酸铝和硝酸铵的一种或多种。
[0011]进一步地，纳米ZSM
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5分子筛与胶溶剂的质量比为1:(0.005～5.0)；优选地，纳米ZSM<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZSM
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5分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将纳米ZSM
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5分子筛与黏结剂、造孔剂、胶溶剂和助挤剂混合，得到混合物料；步骤S2，将所述混合物料挤出成型，得到中间产品；步骤S3，将所述中间产品依次进行第一焙烧和晶化，得到ZSM
‑
5分子筛催化剂前驱体；步骤S4，将所述ZSM
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5分子筛催化剂前驱体依次进行烘干、第二焙烧和第三焙烧，得到所述ZSM
‑
5分子筛催化剂；其中，所述黏结剂包括第一黏结剂和第二黏结剂，所述第一黏结剂为粗孔硅胶、微硅粉、硅溶胶、硅藻土和高岭土的一种或多种，所述第二黏结剂为纳米氧化铝、拟薄水铝石和薄水铝石的一种或多种；所述造孔剂包括第一造孔剂和第二造孔剂，所述第一造孔剂为田菁粉、阿拉伯树胶和乙基纤维素的一种或多种；所述第二造孔剂为木质素、瓜尔胶、环糊精和聚乙二醇1000的一种或多种；所述第一焙烧的温度为500～700℃，所述第二焙烧的温度为300～500℃，所述第三焙烧的温度为500～700℃，且所述第一焙烧的时间＜所述第二焙烧的时间＜所述第三焙烧的时间。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第一黏结剂的质量比为1:(0.02～5.0)，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第二黏结剂的质量比为1:(0.01～5.0)；优选地，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第一黏结剂的质量比为1:(0.05～0.15)，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第二黏结剂的质量比为1:(0.01～0.08)；更优选地，所述第一黏结剂为粗孔硅胶和/或微硅粉，所述第二黏结剂为拟薄水铝石。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第一造孔剂的质量比为1:(0.005～2.0)，所述纳米ZSM
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5分子筛与所述第二造孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：武燕娟，齐静，张伟，丁磊，段林杰，王英，安广萍，何晓雨，狄清林，罗文保，
申请(专利权)人：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：