金属改性ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于催化剂，具体涉及一种金属改性zsm-5分子筛催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、zsm-5分子筛具有特殊的孔道结构和较高的比表面积，被广泛地应用于催化领域，例如应用于石脑油蒸汽裂解(sc)和炼厂流化催化裂化(fcc)生产低碳烯烃(c2～c4烯烃)。通过对zsm-5分子筛进行金属改性，能够提升其催化活性和低碳烯烃选择性，进而提高低碳烯烃的产率。

2、金属改性zsm-5分子筛的催化活性、选择性与金属负载率有关。金属改性zsm-5分子筛的制备过程会直接影响金属负载率，在催化剂的制备过程中负载的金属容易流失，进而影响催化剂的催化活性和选择性。此外，随着zsm-5分子筛的硅铝比的提升，其水热稳定性也逐步提升，但是高硅铝比的zsm-5分子筛的合成难度较大，且合成过程中分子筛的骨架结构容易被破坏，影响zsm-5分子筛的结构稳定性，因此如何进一步改善催化剂的催化活性、选择性及其稳定性是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种金属改性zsm-5分子筛催化剂的制备方法，制得的催化剂具有良好的催化活性、选择性、稳定性等优点，并且制备工艺简单、易操作。

2、本发明的一方面，提供一种金属改性zsm-5分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：将zsm-5分子筛、正硅酸乙酯、三氯乙酸、水混合反应，经过滤得到中间体；将中间体、三聚氰胺溶液、金属盐溶液混合，经干燥、焙烧后，得到所述金属改性zsm-5分子筛催化剂。

3、根据本发明的一实施方式，将中间体、三聚氰胺溶液、金属盐溶液混合的过程包括：先将中间体、三聚氰胺溶液混合搅拌10min-30min，得到混合液，然后将所述混合液与金属盐溶液混合。

4、根据本发明的一实施方式，三聚氰胺溶液包括三聚氰胺、有机溶剂，其中，所述有机溶剂与所述三聚氰胺的质量比为(0.4～1)：1。

5、根据本发明的一实施方式，三聚氰胺与所述zsm-5分子筛的质量比为(0.03～0.3)：1。

6、根据本发明的一实施方式，有机溶剂选自乙酸、乙二醇中的至少一种。

7、根据本发明的一实施方式，三氯乙酸与所述zsm-5分子筛的质量比为(0.8～3.5)：1；和/或，所述正硅酸乙酯与所述zsm-5分子筛的质量比为(0.2～0.6)：1。

8、根据本发明的一实施方式，反应的条件为：温度80℃，时间10min-60min。

9、根据本发明的一实施方式，干燥的条件为：温度100℃～110℃，时间8h-14h；和/或，焙烧的条件为：温度480℃～580℃，时间1h～4h。

10、本发明的第二方面，提供一种金属改性zsm-5分子筛催化剂，采用上述的制备方法制得。

11、本发明的第三方面，提供一种低碳烯烃的制备方法，包括：使烷烃原料在上述的金属改性zsm-5分子筛催化剂的催化作用下进行反应，制得低碳烯烃。

12、本发明的实施，至少具有如下有益效果：

13、本发明提供的金属改性zsm-5分子筛的制备方法，利用正硅酸乙酯、三氯乙酸对zsm-5分子筛进行脱铝补硅反应，增加中间体的硅铝比，从而提升催化剂的稳定性，再利用三聚氰胺、金属盐以络合物的形式负载于中间体上，由于金属-三聚氰胺络合物稳定性高且不易流失，从而提升金属负载率，经过干燥焙烧后，使制得的金属改性zsm-5分子筛催化剂具有良好的催化活性、低碳烯烃选择性和稳定性。且制备过程简单、易操作，条件温和，对环境友好，利于实际工业化生产和应用。

14、本发明提供的金属改性zsm-5分子筛催化剂，采用上述制备方法制得，具有良好的催化活性、低碳烯烃选择性和稳定性等优势，能够应用于低碳烯烃的生产中，提高低碳烯烃的产率。

技术特征：

1.一种金属改性zsm-5分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将中间体、三聚氰胺溶液、金属盐溶液混合的过程包括：先将中间体、三聚氰胺溶液混合搅拌10min-30min，得到混合液，然后将所述混合液与金属盐溶液混合。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺溶液包括三聚氰胺、有机溶剂，其中，所述有机溶剂与所述三聚氰胺的质量比为(0.4～1)：1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺与所述zsm-5分子筛的质量比为(0.03～0.3)：1。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙酸、乙二醇中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述三氯乙酸与所述zsm-5分子筛的质量比为(0.8～3.5)：1；和/或，

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应的条件为：温度80℃，时间10min-60min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的条件为：温度100℃～110℃，时间8h-14h；和/或，

9.一种金属改性zsm-5分子筛催化剂，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。

10.一种低碳烯烃的制备方法，包括：使烷烃原料在权利要求9所述的金属改性zsm-5分子筛催化剂的催化作用下进行反应，制得低碳烯烃。

技术总结
本发明提供一种金属改性ZSM‑5分子筛催化剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：将ZSM‑5分子筛、正硅酸乙酯、三氯乙酸、水混合反应，经过滤得到中间体；将中间体、三聚氰胺溶液、金属盐溶液混合，经干燥、焙烧后，得到所述金属改性ZSM‑5分子筛催化剂。制得的催化剂具有良好的催化活性、选择性、稳定性等优点，并且制备工艺简单、易操作。

技术研发人员：吕鹏刚,刘涛,潘志爽,黄校亮,段宏昌,郑云锋,蔡进军,王漫云,谭争国
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17