一种含介孔ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法与应用

摘要

本发明属于化学化工技术领域，具体为一种含介孔ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法与应用。本发明将廉价的硅铝源、钾盐、有机模板剂溶解于水中，利用超声波的空化作用，对该体系进行加热超声辅助机械搅拌，同时利用钾盐的盐析效应产生结构导向作用，最后通过水热法合成出的具有MFI结构性质的高硅铝比的含介孔ZSM-5。本发明制备获得的介孔催化剂，在甲醇制丙烯反应上表现出高效的催化活性和稳定性，在高空速（WSHV=2.0^-1）寿命超过1100小时，在进一步的强化试验中，空速提高一倍，能达到600小时以上的寿命。

主权项

一种含介孔ZSM‑5分子筛催化剂的制备方法，其特征在于以廉价的硅源、铝源、钾盐、有机模板剂为原料，加热超声辅助机械搅拌，通过水热法合成出的具有MFI结构性质的高硅铝比的含介孔ZSM‑5分子筛材料，具体步骤为：（1）硅源和模板剂与去离子水混合，进行超声加热至溶解，超声温度为35~40℃，得到a液；将铝源和钾盐溶于去离子水中，室温搅拌溶解，得到b液；在超声环境下将b液缓慢滴入a液，得到混合体系，混合体系中各组分的摩尔比Si/Al =140~220，模板剂/Si =0.15~0.3，钾盐/Si=0.05~0.6，H₂O/Si=20~40；（2）将步骤（1）得到的混合体系进行加热超声，超声温度35~55℃，超声时间为10~90min，超声波频率40~80KHz，超声功率40~100W，得到前躯体溶液；一边进行机械搅拌，机械搅拌转速在250~350 r/min，环境温度控制在20~25℃，一边向体系中逐滴滴加无机酸或者无机碱，调节pH在8~10之间，得到白色凝胶；（3）得到的凝胶经过3~10h机械搅拌，之后转入含聚四氟乙烯衬管的反应釜中，在140~180℃下晶化2~96h；晶化结束后过滤得到沉淀，用去离子水洗涤至中性，80~120℃干燥10‑15h，400~600℃焙烧4~10h，除去有机模板剂；得到钠型ZSM‑5；（4）将钠型ZSM‑5离子交换形成铵型ZSM‑5，所述的离子交换采用浓度为0.1~1.0mol/L的氯化铵、硝酸铵溶液中任一种或两种；进行连续三次离子交换，每次4~10小时，其中溶液体积/产物质量=10~20ml/g，离子交换温度为80~95℃；再经过滤、干燥、焙烧，即得到氢型ZSM‑5；所述模板剂为具有碳原子数为1~4的烷基季铵盐、具有碳原子数为1~4的烷基季铵碱、通式为R(NH₂)_n的烷基胺中任一种或几种，其中R为碳原子数为1~6的烷基或亚烷基，n为1或2；所述钾盐为氟化钾、溴化钾、氯化钾、硫酸钾、磷酸钾。