[发明专利]具有微孔和介孔的ZSM-5催化剂、其制备方法及使用该催化剂催化裂化烃类生产轻烯烃的方法

权利要求书

1.一种制备具有微孔和介孔的ZSM-5催化剂的方法，所述催化剂用于通过催化裂化具有4至7个碳的烃混合物来制备包括乙烯和丙烯的轻烯烃，所述烃混合物是在石脑油裂化过程之后产生的，所述方法包括：

（a）通过老化包括二氧化硅前体和铝前体的混合物溶液来形成凝胶；

（b）将通过热处理可能形成介孔的模板加入到所述凝胶中，搅拌然后老化；

（c）通过将步骤（b）中老化的混合物结晶来形成固体产物；以及

（d）对所述固体产物进行热处理从而去除所述模板。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过包括下面各项的方法来制备步骤（a）中的混合物溶液：

（a-1）将单价金属氢氧化物和四丙基铵卤化物溶解在蒸馏水中；

（a-2）加入所述二氧化硅前体从而形成均匀混合物；以及

（a-3）将液相的所述铝前体滴加到所述均匀混合物中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述二氧化硅前体是胶体二氧化硅，并且所述铝前体是选自由铝酸钠（NaAlO₂）、硝酸铝（Al(NO₃)₃）、仲丁醇铝、叔丁醇铝、三仲丁醇铝、三叔丁醇铝、乙醇铝以及异丙醇铝组成的组中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模板是碳粉或纳米聚合物颗粒。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述碳粉或纳米聚合物颗粒具有为约2-50nm直径的球形、正方形、矩形以及圆柱形中的至少一种形状。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述纳米聚合物是选自由聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚（环氧乙烷）、聚（环氧丙烷）、聚交酯以及聚甲基丙烯酸甲酯组成的组中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其中基于按重量计100份所述二氧化硅前体，模板的量是按重量计约5-80份。

8.根据权利要求1所述的方法，其中具有微孔和介孔的ZSM-5催化剂的Si/Al原子比是约5-300。

9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤（d）中的热处理是在约300-750℃的温度下进行，持续约3-10小时。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在完成步骤（d）之后：

（d-1）置换热处理的所述固体产物的阳离子；以及

（d-2）对阳离子置换的所述固体产物进行处理。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述阳离子的置换是通过使用包括选自由硝酸铵（NH₄NO₃）、氯化铵（NH₄Cl）、碳酸铵（(NH₄)₂CO₃）以及氟化铵（NH₄F）组成的组中的至少一种的溶液来实现。

12.根据权利要求10所述的方法，其中步骤（d-2）中的热处理是在约400-700℃的温度下进行，持续约3-10小时。

13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

（e）通过浸渍方法或离子交换方法将磷前体引入到热处理的所述固体产物中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述磷前体的浸渍方法包括：

（e-1）使用水将所述磷前体水合从而得到水合溶液；

（e-2）将步骤（d）中热处理的所述固体产物加入到所述水合溶液中以便用所述水合溶液浸渍；以及

（e-3）对浸渍的所述固体产物进行干燥和热处理。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述磷前体是选自由磷酸（H₃PO₄）、磷酸单铵（(NH₄)H₂PO₄）、磷酸二铵（(NH₄)₂HPO₄）以及磷酸铵（(NH₄)₃PO₄）组成的组中的至少一种。