[发明专利]一种用于乳酸催化脱水制备丙烯酸的高效复合催化剂、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种用于乳酸催化脱水制备丙烯酸的高效复合催化剂，其特征在于，该高效复合催化剂包括母体和活性组分，其粒径为20～40目；该高效复合催化剂的母体为ZSM-5-AT分子筛，ZSM-5-AT分子筛是硅铝比为50的圆柱型HZSM-5分子筛经过碱改性得到的；所述的活性组分为母体上负载的两层金属盐，第一层金属盐是CaCl₂、BaCl₂、NaCl、KCl、Ca(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、CuSO₄、MnSO₄或Al₂(SO₄)₃，负载量为ZSM-5-AT分子筛的2～10wt.％；第二层金属盐是浓度为0.5mol/L～0.75mol/L的磷酸钠盐。

2.一种权利要求1所述的高效复合催化剂的制备方法，其特征步骤如下：

①HZSM-5分子筛预处理：HZSM-5分子筛在550℃高温焙烧4h；

②将步骤①得到的HZSM-5分子筛为母体置于0.5M的氢氧化钠溶液中，在80℃温度下处理10h，氢氧化钠溶液与HZSM-5分子筛的液固比为7.5ml/g；水洗、烘干，得到碱改性的ZSM-5-AT分子筛；

③将步骤②得到的ZSM-5-AT分子筛置于0.05～0.2M的金属盐溶液中，在30℃温度下处理8h，其中金属盐溶液与ZSM-5-AT分子筛的液固比为1.2mL/g～7.5mL/g，干燥焙烧，即得到处理后的ZSM-5-AT分子筛；所述的金属盐是CaCl₂、BaCl₂、NaCl、KCl、Ca(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、CuSO₄、MnSO₄或Al₂(SO₄)₃；

④将步骤③的得到的处理后的ZSM-5-AT分子筛置于0.5～0.75mol/L的磷酸盐溶液中，在30～50℃下处理8～72h，磷酸盐溶液与处理后的ZSM-5-AT的液固比为7.5mL/g，烘干，得到高效复合催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的磷酸盐为Na₃PO₄、Na₂HPO₄或NaH₂PO₄。

4.权利要求2或3所述的制备方法制备的高效复合催化剂的应用，其特征在于，所述的高效复合催化剂用于乳酸脱水制备丙烯酸：以20～80wt％乳酸水溶液为原料，在常压下将原料直接注入固定床反应器中，经脱水得到丙烯酸；其中N₂为载气，载气流速为20～50mL/min，反应温度在300℃～450℃，反应空速在0.5～3h^-1。