[发明专利]一种杂原子ZSM-5分子筛的合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属石油化工领域，具体涉及一种用于催化快速热解反应的分子筛的制备方法及其应用。

背景技术

目前，全球的化石燃料储量急剧减少，人们将研究重点转向非石油线路合成液体燃料，以缓解原油、天然气的短缺。如利用催化快速热解技术(Catalytic fast pyrolysis,CFP)技术，将生物质或废塑料转化成液体燃料。木质纤维素生物质或废塑料经快速热解，生成小分子量的有机化合物，然后进一步在分子筛上发生烯烃芳构化、氢转移、烷基化等反应，最终生成芳烃、低碳烯烃烷烃和炭等有机化学品。通过催化活性评价实验，研究者发现ZSM-5分子筛在生物质[^1-4]或废塑料[^5-7]的催化裂解中显示出高的芳烃收率，是最具应用前景的分子筛催化剂。ZSM-5分子筛属于高硅铝比的MFI沸石催化剂，并具有良好的耐热和水热稳定性，以及强的抗积炭能力。

但是，生物质或废塑料在ZSM-5分子筛进行催化裂解反应，高附加值的芳烃产物如甲苯、对二甲苯的收率及选择性低。这是由于ZSM-5分子筛孔径略大(～0.56nm)，具有大分子动力学直径的多烷基苯、茚、萘易从孔道中扩散出来，而这些有机化合物的经济价值低并进一步影响到液体燃料的品质。为了提高对二甲苯的收率，研究者通常采用许多后续处理方法调控ZSM-5分子筛孔径：浸渍金属盐、硅凝胶的化学气相沉积(CVD)、碱液脱硅处理等。然而，以上方法的缺点是后续处理过程复杂、难于精确控制孔径调控、易堵塞部分微孔孔道使得催化活性降低。

此外，专利CN1169953A是关于硅镓MFI分子筛合成用于甲醇芳构化反应，并没有提高产物中对二甲苯的选择性；专利CN101722033A则用多步晶化法合成核壳结构的分子筛，水热合成过程较为复杂。因此，选择直接水热法合成、不须后续处理过程的杂原子MFI分子筛，直接用于生物质或废塑料催化热解制备甲苯、对二甲苯和气态烯烃，更具应用前景。

参考文献：

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