[发明专利]用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂及其应用

权利要求书

1.一种用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于该催化剂的质量百分比组成为：介孔HZSM-5分子筛80％～98％、改性组分2％～20％，所述改性组分选自K、Rb、Ti、Ni、Ga、Zr、Bi、Eu、Tb中至少两种；该催化剂的晶粒大小为10～60nm、比表面积为300～600m²/g、孔容为0.2～1.3cm³/g、介孔占总孔容的50％～80％、L酸与B酸的摩尔比为0.6～8:1；该催化剂由下述方法制备而成：

(1)制备晶种悬浮液

将硅源、模板剂、去离子水混合均匀，混合物中以摩尔计SiO₂:模板剂:H₂O＝1:(0.2～0.7):(8～20)，将混合物于常温下搅拌10～30小时，然后在60～100℃下水热反应40～80小时，得到晶种悬浮液；

(2)制备介孔HZSM-5分子筛

将硅源、铝源、杂环化合物、去离子水按摩尔比SiO₂:Al₂O₃:杂环化合物:H₂O＝1:(0.003～0.05):(0.002～0.02):(10～30)加入步骤(1)的晶种悬浮液中，用氨水调节pH值至9～11，常温搅拌2～10小时，然后在130～180℃下水热反应20～50小时，所得产物经过滤、洗涤、干燥后，450～600℃焙烧2～8小时，得到介孔HZSM-5分子筛；

上述的杂环化合物选自吡啶、咪唑、嘧啶中的至少一种；

(3)用燃烧法负载改性组分

按照催化剂的质量百分比组成，将改性组分的硝酸盐和燃烧剂溶解于溶剂中，再加入介孔HZSM-5分子筛，其中改性组分的硝酸盐与燃烧剂的摩尔比为1:5～10，将所得混合物在50～100℃下不断搅拌蒸干溶剂，然后置于马弗炉中升温至110～300℃，恒温保持1～10小时，再升温至450～600℃，恒温焙烧2～8小时，得到催化剂；

上述的燃烧剂为柠檬酸、草酸、尿素、氨基酸、葡萄糖、蔗糖、甘油中的至少一种；溶剂为去离子水、乙醇中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：所述改性组分选自K、Rb、Ti、Zr、Bi、Eu中的任意两种或三种。

3.根据权利要求1所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：在步骤(1)中，将硅源、模板剂、去离子水混合均匀，混合物中以摩尔计SiO₂:模板剂:H₂O＝1:(0.3～0.5):(10～15)，将混合物于常温下搅拌15～25小时，然后在70～90℃下水热反应50～70小时，得到晶种悬浮液。

4.根据权利要求1所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：在步骤(2)中，将硅源、铝源、杂环化合物、去离子水按摩尔比SiO₂:Al₂O₃:杂环化合物:H₂O＝1:(0.005～0.02):(0.005～0.012):(15～25)加入步骤(1)的晶种悬浮液中，用氨水调节pH值至9～11，常温搅拌3～7小时，然后在150～170℃下水热反应24～40小时，所得产物经过滤、洗涤、干燥后，500～580℃焙烧4～6小时，得到介孔HZSM-5分子筛。

5.根据权利要求4所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：以SiO₂计，所述的步骤(1)中的硅源与步骤(2)中硅源的摩尔比为1:1～8。

6.根据权利要求1所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：在步骤(3)中，按照催化剂的质量百分比组成，将改性组分的硝酸盐和燃烧剂溶解于溶剂中，再加入介孔HZSM-5分子筛，其中改性组分的硝酸盐与燃烧剂的摩尔比为1:6～9，将所得混合物在60～80℃下不断搅拌蒸干溶剂，然后置于马弗炉中升温至150～250℃，恒温保持2～8小时，再升温至500～550℃，恒温焙烧3～6小时，得到催化剂。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的用于甲醇耦合碳四烃转化制芳烃的催化剂，其特征在于：所述的硅源为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，模板剂为四丙基氢氧化铵，铝源为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、氢氧化铝中的任意一种。