[发明专利]一种P-ZSM-5分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种P‑ZSM‑5分子筛及其制备方法和应用，属于分子筛技术领域。本发明提供了一种P‑ZSM‑5分子筛，晶内含磷，具有MFI结构。本发明是一种磷物种在分子筛晶内高效稳定骨架铝的P‑ZSM‑5分子筛，磷物种不易流失；本发明使用新型模板剂TPPOH一步法在无碱金属体系下导向合成P‑ZSM‑5分子筛，在合成过程中引入磷源，简化了传统方法中浸渍，研磨，过滤，焙烧等步骤；在无碱体系中合成，避免了现有含碱金属技术体系的铵离子交换，过滤等一系列步骤，工艺环保，无氨氮废水排放且能耗低；TPPOH导向合成的P‑ZSM‑5磷与骨架四配位铝直接作用，稳定骨架铝效率高。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，尤其涉及一种P-ZSM-5分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

自20世纪以来，沸石分子筛一直被视为最环保、高效的催化剂材料之一，在石油炼制与化工领域得到了广泛的应用，ZSM-5分子筛(Zeolite Socony Mobil#5)是其中最重要的一种。因具有独特的三维孔道结构、酸性可调以及优异的择形选择性等特点，ZSM-5分子筛被广泛应用于催化裂化、芳构化、甲醇制丙烯和生物质转化等众多催化反应体系。在实际应用当中，特别是在含氧烃分子(生物质，甲醇，乙醇等)的转化反应和催化剂高温水热再生等含有高温水蒸气存在的条件下，ZSM-5会发生严重的骨架脱铝，导致催化剂的失活。磷改性ZSM-5是提高水热稳定性最重要的方式，可在苛刻的水热条件下减缓骨架脱铝，并作为活性组分来配置催化剂，在工业上被广泛应用于增产丙烯和提高汽油辛烷值的催化裂化工艺(FCC)以及轻烯烃产量最大化的深度催化裂化(DCC)工艺，其中磷含量通常在1～7wt％。

常规的磷改性一般使用后处理改性的方法，首先将ZSM-5分子筛脱钠，然后浸渍磷化物，进一步干燥，焙烧，高温水热老化后制得P-ZSM-5分子筛。整体工艺流程繁琐、在脱钠过程会排放大量氨氮废水，环境污染严重。在水洗和高温水热老化过程中磷物种容易流失，并且能耗高，如中国专利CN 112537779A、CN108821305A、CN 106276964A、CN106315615A等，如何通过简单、经济和环保的工艺流程控制磷物种化学形态和落位使其直接稳定分子筛骨架铝，成为了亟待解决的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种P-ZSM-5分子筛及其制备方法和应用。本发明提供了一种P-ZSM-5分子筛，是一种磷物种在分子筛晶内高效稳定骨架铝的P-ZSM-5分子筛。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种P-ZSM-5分子筛，所述P-ZSM-5分子筛晶内含磷，具有MFI结构，无水化学表达式为：xSiO₂:Al₂O₃:yP₂O₅，其中x＝25～500，y＝0.2～5。

本发明还提供了上述技术方案所述的P-ZSM-5分子筛的制备方法，包括以下步骤：

将四丙基氢氧化鏻和铝源混合进行加热反应，得到中间产物；

将所述中间产物、硅源和水混合进行水热晶化，得到水热晶化产物；

将所述水热晶化产物进行焙烧，得到所述P-ZSM-5分子筛。

优选地，所述四丙基氢氧化鏻与铝源中的Al的摩尔比为0.1～50：1。

优选地，所述铝源包括氧化铝、拟薄水铝石、氢氧化铝和异丙醇铝中的一种或多种。

优选地，所述加热反应的温度为50～250℃，时间为0.1～10h。

优选地，所述中间产物、硅源和水混合所得混合物中以摩尔比计，Si/Al＝10～300，P/Al＝0.01～50，H₂O/Si＝2～20。