[发明专利]镍、铬改性HZSM-5分子筛催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种镍、铬改性HZSM‑5分子筛催化剂，其制备方法包括如下步骤：称取药剂；浸渍搅拌；干燥研磨；焙烧优选；最后再将X/HZSM‑5改性分子筛催化剂用60目筛网筛分优选，得到的催化剂广泛应用于催化裂解的过程中。

技术领域

本发明属于催化剂制备分子筛及其在催化裂解中应用的技术领域，具体涉及一种镍、铬改性HZSM-5分子筛催化剂制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着化石能源的大量开采储备量逐年降低，随之而来的是化石能源的大量使用所造成的污染以及资源短缺的问题，生物质能作为新型的可再生能源受到广泛关注，具有资源广泛、可再生等诸多优点。除此之外，城市生活垃圾日益增多，传统的垃圾处理技术(填埋、焚烧、堆肥)会对周围环境，包括土壤、大气、水体和人体，造成严重的危害，热解技术作为城市生活垃圾减量化、能源化、无害化的新型处理方法受到广泛研究。但热解技术得到的重分子焦油冷凝并固化在收集装置的壁上形成蜡状物质，从而导致堵塞；与此同时，产生的重油不能直接利用，因为其具有高氧含量，低热值，高粘度，腐蚀性和热不稳定性，还需要精制使其变为轻质油才能加以利用，增加了工序及能耗。所以要在热解过程中加入适当的催化剂，使其将重油进行筛分和裂解，变为较不复杂和较轻的焦油分子，从而缓解能源危机，改变能源消耗结构，实现由废物到能源的转化。

分子筛主要分为两种：微孔分子筛和介孔分子筛。微孔分子筛孔径较小，大分子难以进入孔道内，从而阻碍了大分子在分子筛孔道内的催化裂解，且扩散阻力较大，在其孔腔内形成的大分子不能快速逸出，易结焦。介孔分子筛孔径相对较大，大分子可以进行催化裂解，为其提供了空间构型。但介孔分子筛热稳定较差，不能进行广泛应用。所以在此基础上，采用复合分子筛，即具有两种及两种以上孔径结构的分子筛，其多重结构和功能可以弥补微孔分子筛和介孔分子筛的缺陷。其中，HZSM-5分子筛具有较大的比表面积和良好的水热稳定性，在重油裂解和异构化中得到比较广泛的应用。

催化原理为：在热解过程中，分子筛中起催化作用的就是在分子筛内部和表面的酸中心。其中的阳离子与具有催化作用的金属离子交换，表现出较强的 Bronsted酸性，而后经过脱羟基反应，Bronsted酸就会转变为Lewis酸，极大的增强了分子筛的催化性能，使得通过分子筛的大分子化学键断裂、重组或异构化，将环状分子链打断为直链，将长直链变为短链，改变热解产物的组分和分布。在惰性气体条件下，在高温作用下的热解气发生一系列脱羰基、脱羧基反应，最终得到生物油。然而因为HZSM-5分子筛本身特性，也存在不可避免的缺点，在反应过程中会引起积碳效应，导致催化剂的活性降低，甚至失活，所以对于改性分子筛的研究愈来愈受到关注。

中国专利CN 106423253 A公布了一种含改性分子筛的催化裂化催化剂及其制备方法，制备方法为：以催化剂质量为基，含有一定比例的改性分子筛、黏土、无机氧化物、粘结剂。将元素周期表ⅢB金属离子(钪、钇、镧系)的化合物溶解于水或酸中，与沉淀剂、有机络合剂等混合，搅拌至少10分钟，形成ⅢB金属沉淀物。沉淀物与分子筛浆液混合，温度5℃～100℃，搅拌至少10分钟，得到浆液。此发明公开的催化剂具有优良的活性稳定性和抗重金属污染性能。

中国专利CN 1936778 A公布了一种金属改性HZSM-5分子筛催化剂及其制备方法和在制取甲酸甲酯中的应用，该发明的金属改性HZSM-5分子筛催化剂为V、Mn、Fe、Co等金属，将上述金属改性分子筛催化剂放在连续流动固定床反应装置中，通入一定比例的二甲醚、氧气和惰性气体，在一定温度范围内进行反应，制取甲酸甲酯；该发明公开的催化剂具有较高反应活性和稳定性以及对目标产物的高选择性。

中国专利CN 106140266 A提供了一种金属改性ZSM-5分子筛催化剂，是由水热法对ZSM-5改性制得，所述改性金属为La或Ce，制备方法为以分子筛质量为100％计，所述改性金属含量为0.01～15％。该发明操作简便，无高温操作，降低能耗，提高改性元素利用率，改性效果较传统较好，提高对低碳烯烃的选择性，在长周期反应中大幅度加强了反应寿命，具有较好的应用价值。