专利名称：一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂及应用方法
一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂及应用方法
技术领域：
本发明涉及甲醇制备烯烃的催化生产技术，特别是一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂及应用方法。
背景技术：
低碳烯烃作为基本的工业原料，在现代石油化工产业中起着举足轻重的作用。尤其是乙烯和丙烯，作为重要的有机化工原料，其需求量也将在未来有大幅增加。目前，大部分低碳烯烃均由石油加工而得。对于石油而言，短期存在价格上涨和供应不稳定问题，长期则资源储量有限，易造成石油危机的问题。因此寻找一种新的工艺路线制取低碳烯烃成为当今石油化工产业中的一个重要课题，而由甲醇制烯烃(MTO)是最有希望替代石油路线的新工艺。对于这样一个新的工艺路线，寻找一种合适的催化剂一直是各大石油公司研究的执占。美国碳化合物公司(UCC)在美国专利US4440871中报道了使用硅铝磷系列分子筛 (SAPO-n)可以实现甲醇的高效转化，其中SAP0-34表现出较佳的MTO活性。但由于SAP0-34 分子筛特殊的孔道结构和中强酸性，其在MTO转化过程中面临失活快、寿命短的问题。为了提高SAP0-34在MTO过程中的寿命，研究者在调整其酸性方面进行了大量的研究。中国专利CN1167654A公开了用Cu、Co、Ni和Ca等金属元素改性的SAP0-34分子筛，该分子筛能较大的提高乙烯的选择性，但同时也产生较多的副产物甲烷。中国专利CN1683079A公开了 Si 改性的SAP0-34分子筛，其MTO催化活性有了明显的提高，但固定床连续反应的寿命仅为6 个小时。
发明内容本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂， 该催化剂可降低硅铝磷分子筛的酸性，提高催化剂的寿命。本发明的技术方案一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂，由磷、氧、铝和硅组成，其结构类型为AEI 或CHA，且具有规则的三维八圆环孔道结构，孔径大小为0. 38X0. 38nm。所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂为A1P0-18或A1P0-34沸石分子筛。一种所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂的应用方法，包括下述步骤1)将该催化剂放入不锈钢固定床反应器的中部；2)向上述反应器内通入载气N2,达到反应温度后稳定半小时；3)将水和甲醇用进样泵送到反应器顶部的预热器内并与载气混合后通入催化剂床层进行催化反应，即可制得产物；4)产物用气相色谱在线分析。所述催化剂的用量为0. l-100g。所述水和甲醇的重量比为0-2.0 1。
所述催化反应的工艺条件为反应温度350-500°C、反应压力l-5mPa、甲醇的重时空速(WHSV)为 1. 0-10. Or10本发明的优点和积极效果该催化剂酸性较低，稳定性较好，不进行任何改性处理，直接用焙烧后的催化剂原粉反应便可得到较高的反应活性，由于采用含有微量硅元素的A1P0-34做为甲醇制烯烃的催化剂，其酸性与SAP0-34相比，大大的减弱，但甲醇制烯烃的性能却明显的提高，催化剂在固定床上连续反应的寿命可达10小时以上；该催化剂工艺简单、易于制备且成本低廉，适于大规模推广应用。
具体实施方式
实施例1:本发明所述催化剂是通过利用含有少量硅杂质的拟薄水铝石作为铝源合成而得， 具体合成方法为水热法；催化剂的焙烧温度为550-700°C、焙烧时间为4-6h。通过上述方法分别制得A1P0-18和A1P0-34。X-射线粉末衍射证实该类催化剂为纯净的A1P0-18和A1P0-34。元素分析表明微量硅元素顺利的进入分子筛中，1H固体核磁结果表明该类分子筛具有微弱的Bransted酸性。具体理化性质见表1。表1样品的物理化学性质
权利要求
1.一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂，其特征在于由磷、氧、铝和硅组成，其结构类型为AEI或CHA，且具有规则的三维八圆环孔道结构，孔径大小为0. 38X0. 38nm。
2.根据权利要求1所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂，其特征在于所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂为A1P0-18或A1P0-34沸石分子筛。
3.—种如权利要求1所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂的应用方法，其特征在于包括下述步骤1)将该催化剂放入不锈钢固定床反应器的中部；2)向上述反应器内通入载气N2,达到反应温度后稳定半小时；3)将水和甲醇用进样泵送到反应器顶部的预热器内并与载气混合后通入催化剂床层进行催化反应，即可制得产物；4)产物用气相色谱在线分析。
4.根据权利要求3所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂的应用方法，其特征在于所述催化剂的用量为0. l-100g。
5.根据权利要求3所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂的应用方法，其特征在于所述水和甲醇的重量比为0-2. 0 :1。
6.根据权利要求3所述用于甲醇转化制备烯烃的催化剂的应用方法，其特征在于所述催化反应的工艺条件为反应温度350-500°C、反应压力l-5mPa、甲醇的重时空速(WHSV) 为 1. 0-10. OtT1。
全文摘要
一种用于甲醇转化制备烯烃的催化剂，由磷、氧、铝和硅组成，其结构类型为AEI或CHA，且具有规则的三维八圆环孔道结构，孔径大小为0.38×0.38nm；通过采用含有硅杂质的铝源作为原料水热法合成AlPO-18和AlPO-34分子筛；该催化剂用于甲醇转化制备烯烃。本发明的优点是该催化剂酸性较低，稳定性较好，不进行任何改性处理，直接用焙烧后的催化剂原粉反应便可得到较高的反应活性，由于采用含有微量硅元素的AlPO-34做为甲醇制烯烃的催化剂，其酸性与SAPO-34相比，大大的减弱，但性能却明显的提高，催化剂在固定床上连续反应的寿命可达10小时以上；该催化剂易于制备且成本低廉，适于大规模推广应用。
文档编号C07C11/04GK102380414SQ20111022696
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者关乃佳, 戴卫理, 李兰冬, 武光军 申请人:南开大学