[发明专利]一种甲醇转化制轻烯烃催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种甲醇制轻烯烃催化剂，其特征是以无机物干基重量计的组成为氧化钠＜0.1m％、氧化硅25m％～40m％、氧化铝40m％～60m％、氧化磷10m％～20m％、氧化硼0.01m％～1m％、30m％～40m％的水热晶化并经二次合成改性的菱沸石型分子筛、5m％～10m％的水热晶化并经硼化合物改性获得的双五元环结构型分子筛、5m％～20m％的铝溶胶粘结剂和余量高岭土组成，所述菱沸石型为CHA拓扑结构，化学式mRAl₁₇P₁₂Si₇O₇₂，所述双五元环结构型为MFI拓扑结构，化学式R_nAl_n-B_nSi_96-2nO₁₉₂，n＜27，其中R为有机模板剂，其85～95％的酸量分布于Hammett酸强度函数Ho+4.8～-3.0范围内；催化剂中十元环/十二元环的孔道容积比为10～20∶1；具有丰富的孔径＜5纳米的介孔体系和梯级介微孔分布结构，所述的梯级介微孔分布结构为：十元环的0.43纳米小孔孔容占总孔容的40v％～60v％、十二元环的0.5纳米中孔孔容占总孔容的1v％～10v％、较小孔径2～5纳米的介孔孔容占总孔容的30v％～50v％，＞5纳米的较大孔径介孔孔容占总孔容的2v％～8v％；该催化剂应用于甲醇制轻烯烃的反应中。

2.根据权利要求1所述甲醇制轻烯烃催化剂，其特征在于催化剂微球的平均粒径为55～75微米且磨损指数为0.5m％～1.8m％。

3.一种甲醇制轻烯烃催化剂的制备方法，其特征为该催化剂制备包括如下步骤：

(1)按摩尔配比SiO₂/Al₂O₃＝0.7～1.1、P₂O₅/SiO₂＝0.7～1.1、H₂O/SiO₂＝65～80、有机模板剂R/Al₂O₃＝0.5～2.2，先由拟薄水铝石与有机模板剂R在90～190℃下混合反应0.5～5小时，再与磷酸、硅胶和/或硅溶胶混合搅拌制成pH值6.4～7.5的浆料，经20℃～50℃陈化15～30小时后，再在170℃～210℃下水热晶化20～100小时，制备出未改性的菱沸石型分子筛原粉；

(2)将上述未改性的菱沸石型分子筛原粉经400℃～650℃焙烧0.5～6小时后，与上述步骤(1)所得的晶化母液、有机模板剂和去离子水，按分子筛原粉：有机模板剂R∶水＝1∶0.01～1∶5～20的重量配比混合，在170℃～210℃下水热处理15～30小时，得到经二次合成改性的菱沸石型分子筛；

(3)按SiO₂/Al₂O₃＝30～90、有机模板剂R/Al₂O₃＝0.5～40、H₂O/SiO₂＝5～15的摩尔配比，将上述步骤(1)和(2)所得母液与拟薄水铝石混合后在90℃～190℃下反应0.5～5小时，再与硅胶和/或硅溶胶混合后经130℃～200℃下水热晶化10～40小时，得到未改性的双五元环结构型分子筛原粉；

(4)按分子筛原粉∶硼化物∶水＝1∶0.01～0.5∶0.1～2的重量配比，将步骤(3)所得的未改性的双五元环结构型分子筛原粉在350℃～600℃下水热处理0.5～4小时，得到经硼化物改性的双五元环结构型分子筛；

(5)将步骤(2)和步骤(4)所得改性后的分子筛，与铝溶胶粘结剂、高岭土和去离子水，按干基重量含量25m％～40m％的浆液浓度，与上述分子筛的晶化和二次合成后的母液以及晶化、改性、焙烧和喷雾过程中的冷凝液进行充分混合，研磨打浆至90v％～95v％的固体物粒径≤2微米后，在进气温度350℃～650℃、尾气温度150℃～350℃的喷雾干燥塔内成型为微球；

(6)将喷雾成型后的催化剂微球用30℃～90℃的去离子水洗涤至固体微球的Na₂O＜0.1m％后，在400℃～650℃的氧化性气氛下焙烧活化0.5～4小时。