[发明专利]用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，其特征在于，包括甲烷无氧芳构活性组分、助催化剂和催化剂载体，所述催化剂具有微孔和介孔的多级孔结构；所述甲烷无氧芳构活性组分选自Mo、Zn、ZnO、Cu、Mn中的一种或几种；所述助催化剂选自Ga、Mg、Ce、Cr中的一种或几种。该催化剂对芳烃收率高，对C6、C7芳烃选择性高，且稳定性好。本发明还公开了该催化剂的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及甲烷转化的技术领域。更具体地，涉及一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂的制备方法及应用。

背景技术

天然气是地球上的三大化石能源之一，储量十分丰富，特别是近年来，随着页岩气的开采开发，以及海洋天然气水合物的发现，其储量进一步扩大，据估计，天然气储量是现有石油和煤资源总储量的两倍之多。为满足日益增加的能源需求，改善石油和煤工业发展引起的环境问题，储量大、清洁无污染的天然气被认为是石油和煤的替代能源，其开发和利用一直是研究的热点。

天然气、页岩气等资源的主要成分是甲烷，甲烷燃烧热值较高，因此天然气主要被应用于能源领域，作为燃料应用于生产和生活中，这是对能源的巨大浪费；将天然气转化为高附加制化工产品才是对资源的有效利用。

目前已有一些甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂中，芳烃的收率低，且主要是对二甲苯的选择性高，而对于苯、甲苯的选择性的收率则均较低。

基于此，需要提供一种芳烃收率高、对苯、甲苯选择性高的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，催化剂结构更致密，具有结构更规整、尺寸更统一且具有可控的微孔和介孔的所述催化剂，使得制备得到的催化剂能够同时作用于甲烷无氧芳构化反应和芳烃烷基化反应，可提高甲烷的转化率和稳定性；同时对C6、C7芳烃选择性高，对芳烃收率高，且在反应100小时候活性依然稳定。

本发明的第二个目的在于提供一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供如上所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂在催化甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应中的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，包括甲烷无氧芳构活性组分、助催化剂和催化剂载体，所述催化剂具有微孔和介孔的多级孔结构；

所述甲烷无氧芳构活性组分选自Mo、Zn、ZnO、Cu、Mn中的一种或几种；

所述助催化剂选自Ga、Mg、Ce、Cr中的一种或几种。

可选地，所述甲烷无氧芳构活性组分的负载量为2-25wt％；所述助催化剂的负载量为0.1-10wt％。

如无特殊说明，本发明中的负载量均是指相对于催化剂整体总质量而言。

可选地，所述催化剂载体为芳烃烷基化活性组分。

可选地，所述芳烃烷基化活性组分为含有酸中心的分子筛。

可选地，所述含有酸中心的分子筛中，SiO₂/Al₂O₃摩尔比为20-300；更优选为30-200。

可选地，所述含有酸中心的分子筛选自HZSM-5、HZSM-12、Hβ、SAPO-34、MAPO-11、MCM-41中的一种或几种。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：