[发明专利]一种甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5分子筛及其制备方法

权利要求书

1.一种甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5催化剂的制备方法，所述的催化剂的壳层为高硅铝比ZSM-5分子筛，用于催化甲醇制低碳烯烃反应，壳层SiO₂/Al₂O₃为200~800，壳层厚度为10~200 nm；所述催化剂的核部分为负载金属物种M的低硅铝比MZSM-5，SiO₂/Al₂O₃为30~100，核粒径为80~500 nm，用于实现从壳层生成的低碳烯烃进一步芳构化的反应过程；所述金属物种M为Zn，Ga，Ni中的任意一种；

所述的制备方法包括如下步骤：

（1）核合成过程：将铝源NaAlO₂溶解在一定量的去离子水 中，加入模板剂TPAOH，并逐滴滴入硅源TEOS，以SiO₂计，再加入一定质量的金属物种M，充分搅拌后于水浴锅中进行老化，控制各物料的摩尔组成为：25 SiO₂: 0.25~0.8 Al₂O₃: 6~12 TPAOH: 250~1500 H₂O: 0.10~1.35 Zn，Ga或Ni，然后将老化后的料液转入晶化釜中，在一定温度和时间下进行晶化，得到负载金属物种M的低硅铝比MZSM-5分子筛溶液，将其转移至聚四氟乙烯瓶中；晶化过程是在60~120 ℃下旋转晶化2~10天；晶种溶液装瓶备用，未经过进一步离心或焙烧处理，目的在于晶种溶液中的模板剂可以用作进行下一步壳构筑过程中的模板剂；

（2）壳构筑过程：将一定质量的硫酸铝溶解到氢氧化钠溶液中，加入硅溶胶混合均匀，然后加入一定量的步骤（1）制备的负载金属物种M的低硅铝比MZSM-5分子筛溶液，控制各物料的摩尔组成为：400 SiO₂: 0.5~2 Al₂O₃: 40~80 NaOH: 4000~10000 H₂O，充分搅拌混合，在水浴锅中老化一段时间后转入晶化釜内进行旋转晶化，再将晶化后的混合料液离心分离、洗涤至中性，然后再干燥、焙烧、离子交换、二次焙烧，得到核壳结构的ZSM-5催化剂。

2.如权利要求1所述的甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，老化过程为在25~50 ℃下搅拌18~36 h。

3.如权利要求1所述的甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中加入的核溶液质量分数为20~80 wt%，添加量以SiO₂质量分数计。

4.如权利要求1所述的甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，老化过程是在25~50 ℃下搅拌1~8 h，晶化过程是在170~220 ℃下旋转晶化3~15 h。

5.一种权利要求1所述的制备方法得到的甲醇制芳烃反应的核壳结构HZSM-5催化剂在固定床反应器中的应用，其特征在于：催化剂应用的工艺条件为，反应温度350~450 ℃，压力0.1~2.0 MPa，甲醇质量空速为1~6 h^-1。