一种钼基分子筛催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种钼基分子筛催化剂及其制备方法和应用。该钼基分子筛催化剂的组分质量百分比为：Mo2C：1.06％～10.6％；HZSM-5分子筛：89.4％～98.94％。该催化剂的制备是采用浸渍法，用水溶性钼盐对HZSM-5型分子筛进行改性，然后通过渗碳和钝化处理得到钼基分子筛Mo2C/HZSM-5催化剂。该催化剂可直接用于二甲醚选择性转化制芳烃反应中，具备优良的二甲醚芳构化性能。该催化剂的制备方法简单，金属掺杂量小，成本低廉，具有良好的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种钼基分子筛催化剂及其制备方法和应用。该钼基分子筛催化剂的组分质量百分比为：Mo2C：1.06％～10.6％；HZSM-5分子筛：89.4％～98.94％。该催化剂的制备是采用浸渍法，用水溶性钼盐对HZSM-5型分子筛进行改性，然后通过渗碳和钝化处理得到钼基分子筛Mo2C/HZSM-5催化剂。该催化剂可直接用于二甲醚选择性转化制芳烃反应中，具备优良的二甲醚芳构化性能。该催化剂的制备方法简单，金属掺杂量小，成本低廉，具有良好的工业化应用前景。【专利说明】一种纟目基分子筛催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种分子筛催化剂，尤其涉及一种用于二甲醚芳构化的钥基分子筛催化剂，本专利技术还涉及该催化剂的制备方法和在二甲醚芳构化中的应用。
技术介绍
芳烃是一类重要的基本有机化工原料，其衍生物广泛用于生产化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品，随着石油化工和纺织工业的不断发展，世界各地对轻质芳烃的需求量不断增长。而且，芳烃是是汽油的辛烷值组分，随着人们环保意识的增强，迫切需要在提高汽油的辛烷值以满足清洁汽油的需要。芳烃资源主要来自于炼焦工业的副产物粗苯和煤焦油，石油炼制工业中的重整油和烯烃制造工业的联产品裂解汽油。前者由于存在污染严重和利用率较低等问题，将不再适应有机化工发展对芳烃原料的需求，后两者都是以石油烃为原料的石油芳烃，在石油资源逐渐枯竭的今天其生产必将受到极大的限制。在此背景下，利用天然气制备芳烃的技术应运而生。甲烷是我国储量较为丰富的一种矿藏，其芳构化在过去的几十年中得到了广泛的研究，并取得了一些骄人的成果。但由于CH4难于被活化，加之热力学平衡的限制，芳构化过程中的低转化率和低芳烃产率成为制约甲烷芳构化工业生产的瓶颈。二甲醚是一种无毒的绿色化工产品，分子中含有CH3及CH3O基团，具有与甲醇相似的反应性能。我国煤炭和天然气资源含量非常丰富，在由煤炭或天然气经合成气一步法制备二甲醚的工业过程开发日臻成熟的今天，用二甲醚来合成芳烃，既能为煤炭资源的利用提供一个新的途径，减少对环境的污染，还可以降低对石油资源的依赖性，保证国家的能源安全，是一种可持续发展且有较高经济利益的技术路线。关于二甲醚芳构化的研究，刚处于起步阶段，而大力发展二甲醚芳构化技术的核心在于寻找一种高转化率和高芳烃收率的催化剂。虽然现有技术中的HZSM-5分子筛催化剂可成功实现二甲醚芳构化，但普通存在催化效率不高的缺陷，而且二甲醚芳构化过程本身生成大量水，现有的HZSM-5分子筛催化剂在高温水热环境下不稳定，易失活，导致芳烃收率大大下降。
技术实现思路
为了克服上述催化剂的缺点，本专利技术用钥盐对HZSM-5分子筛催化剂进行改性后，通过渗碳和钝化处理得到一种新型的HZSM-5分子筛催化剂，并用于二甲醚芳构化过程，具有较高的催化活性，且催化剂寿命较长、稳定性优异。目前，这方面的研究尚未见报道。本专利技术的一个目的在于提供一种高选择性和高转化率的钥基分子筛催化剂分子，所述钥基分子筛催化剂含有下列重量百分比组分:Mo2C:1.06%?10.6% ;HZSM-5 分子筛:89.4%?98.94%。优选地，所述钥基分子筛催化剂含有下列重量百分比组分:Mo2C:3.18% ；HZSM-5 分子筛:96.82%。本专利技术另一个目的是提供上述催化剂的制备方法，其特征在于利用水溶性钥盐对HZSM-5分子筛进行改性，再通过渗碳和钝化处理得到所述钥基分子筛催化剂。优选地，上述方法包括如下制备步骤:(1)将HZSM-5分子筛原粉经焙烧除去其物理吸附的杂质，粉碎，备用；(2)根据所需制备的催化剂各组分的重量百分比构成，称取一定量的水溶性钥盐溶于适量的去离子水形成浸溃液，再将该浸溃液与HZSM-5分子筛催化剂搅拌混合，静置，备用;(3)将浸溃后的催化剂干燥，然后焙烧，降温冷却后得到改性Mo/HZSM-5催化剂；(4)将步骤(3)中得到的Mo/HZSM-5催化剂进行渗碳处理，钝化后即得到所述的钥基分子筛Mo2C/HZSM-5催化剂。更优选地，上述方法包括如下制备步骤:(I)将HZSM-5分子筛原粉焙烧，焙烧温度以5~ΙΟΚ/min的速度由室温升至773K，然后于773K条件下保持2~4h，最后自然降至室温；(2)根据所需制备的催化剂各组分的重量百分比构成，称取一定量的水溶性钥盐溶于适量的去离子水形成浸溃液，再将该浸溃液与HZSM-5分子筛催化剂于快速混匀仪上充分混匀，然后在室温下超声0.5~1h，再静置8~12h ;(3)将浸溃后的催化剂放入353~393K的烘箱中干燥8~12h，然后在673~873K下焙烧2~4个小时，降温冷却后得到改性Mo/HZSM-5催化剂；(4)将步骤(3)所得到的改性Mo/HZSM-5催化剂于10%v/v C2H6/H2氛围下以lK/s的速率从室温加热到900K，然后切换至Ar氛围下冷却至室温，最后在l%v/v 02/He氛围下钝化0.5~lh，即得到所述的钥基分子筛Mo2C/HZSM-5催化剂。优选地，上述方法中所用水溶性钥盐为钥酸铵。优选地，上述方法中渗碳和钝化步骤是在常压下于程序升温管式炉中进行。本专利技术的第三个目的在于提供上述催化剂在二甲醚芳构化过程中的应用。优选地，所述钥基分子筛催化剂催化二甲醚选择性转化制芳烃反应的条件为:反应温度为633K，空速为1ΟΟΙ1。本专利技术的制备方法使用水溶性钥盐对HZSM-5分子筛进行改性并进行渗碳处理后，该催化剂在催化二甲醚芳构化方面的性能得到显著的提升。在Mo2C负载量为3%时(以Mo的质量分数计)，总芳烃收率高达95.5%。同时，通过本专利技术制备的分子筛催化剂的稳定性也得到了提高。本专利技术所制备的高效低载量Mo2C/HZSM_5催化剂，可直接用于二甲醚转化制芳烃。该催化剂的制备方法简单，金属掺杂量小，成本低廉，具有良好的工业化应用前景。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术Mo2C/HZSM_5催化剂实施例的XRD谱图。图2是本专利技术实施例3Mo/HZSM_5催化剂中Mo3d电子和Ols电子XPS谱图。图3是本专利技术实施例HZSM-5和3Mo2C/HZSM_5催化剂的吡啶吸附FT-1R谱图。图4是本专利技术实施例HZSM-5和3Mo2C/HZSM_5催化剂的NH3-TTO谱图。图5是Mo2C负载量对本专利技术实施例3Mo2C/HZSM_5催化剂上DME芳构化性能的影响。图6是反应温度对本专利技术实施例3Mo2C/HZSM_5催化剂上DME芳构化性能的影响。图7是本专利技术实施例3Mo2C/HZSM_5催化剂的稳定性测试图表。【具体实施方式】以下结合实施例进一步说明本专利技术的内容，但实施例不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术的方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例11Mo2C/HZSM-5 催化剂的制备:(I)载体预处理:在约773K的温度条件下，将HZSM-5型分子筛在马弗炉中焙烧3h以去除残留模板剂等有机物，冷却，备用。(2)Mo/HZSM-5催化剂的制备:称取0.93g的钥酸铵，加入到盛有49.07g去离子水的烧杯中，配制成质量浓度为1.86%的钥酸铵溶液，然后称取该溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼基分子筛催化剂，其特征在于所述钼基分子筛催化剂含有下列重量百分比组分：Mo2C：1.06％～10.6％；HZSM?5分子筛：89.4％～98.94％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方奕文，曾鹏，刘欣，王东琳，宋一兵，符美丽，余道轲，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：