[发明专利]用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂及其应用

权利要求书

1.一种用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂，催化剂中包含：FAU分子筛材料，碱金属氧化物、碱土金属氧化物和稀土金属氧化物；其组成可以表示为M_nSi_192-nAl_nO₃₈₄·excess nxM₁O·excess nyM₂O，其中M为碱金属，excess nxM₁为额外负载的碱金属和碱土金属，excess nyM₂为稀土金属，n为小于192的正整数，x表示额外负载碱金属和碱土金属的含量，范围为0.1～7％，y表示额外负载稀土金属的含量，范围为0.05～2％。

2.根据权利要求1所述用于甲苯与甲醇侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂，其特征在于，FAU分子筛材料选自X分子筛或Y分子筛；所述额外负载碱金属和碱土金属的摩尔含量x范围为0.2～6％，所述额外负载稀土金属的摩尔含量y的范围为0.1～1.5％。

3.根据权利要求1所述用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂，其特征在于，所述额外负载碱金属和碱土金属的摩尔含量x为0.5～5％，碱金属和碱土金属摩尔比例范围为(0.015～70)：1，所述额外负载稀土金属的摩尔含量y的范围为0.2～1％。

4.根据权利要求1所述用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂，其特征在于，所述额外碱金属选自K、Rb、Cs元素中的至少一种；额外的碱土金属选自Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种；额外的稀土选自La、Ce、Eu、Gd、Yb、Lu中的至少一种。

5.根据权利要求1所述用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂，其特征在于，所述分子筛材料选自X分子筛，SiO₂/Al₂O₃为2～2.5。

6.一种采用权利要求1～5中任意一种用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于X分子筛或者Y分子筛催化剂在使用前用浓度为0.5～2.5摩尔/升的钾离子溶液、铷离子溶液或铯离子溶液中的至少一种进行离子交换，交换温度为50～90℃，每次交换时间1～3小时，固液重量比为1∶(5～10)，然后将额外的碱金属和碱土元素采用浸渍法负载到上述分子筛材料上；随后将稀土金属的盐配成溶液，采用浸渍法将稀土负载到上述得到的分子筛材料上，最后干燥焙烧得到催化剂。

7.根据权利要求6所述用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于X分子筛或者Y分子筛催化剂依次使用浓度为0.5～2.5摩尔/升的钾离子溶液、铷离子溶液和铯离子溶液进行离子交换。

8.根据权利要求6或7所述用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于离子交换后，催化剂中钾离子、铷离子或铯离子中的至少一种碱金属离子交换分子筛中钠离子的离子交换度为10～90％。

9.用于甲苯侧链烷基化合成乙苯和苯乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于额外的碱金属、碱土金属和稀土金属元素采用浸渍法时，使用碱金属、碱土金属和稀土金属的盐溶液为前驱体浸渍到催化剂上，浸渍温度为40～80℃，浸渍时间为3～8小时，分子筛材料负载额外的碱金属、碱土金属和稀土金属后，催化剂焙烧温度在450～550℃条件下到催化剂。

10.一种甲苯甲醇侧链烷基化方法，以甲苯和甲醇为原料，原料中甲苯与甲醇摩尔比为0.1～10，在反应温度为200～600℃，反应压力为0～0.5MPa，原料重量空速为0.1～10小时^-1的条件下，原料与权利要求1～9任一项所述催化剂接触反应生成乙苯及苯乙烯。