[发明专利]苯和乙烯制乙苯的烷基化催化剂

说明书

本发明涉及一种苯和乙烯制乙苯的烷基化催化剂，尤其是关于ZSM-5沸石的烷基化催化剂。

乙苯是重要的化工原料，主要用于生产苯乙烯。乙苯可以用各种不同的方法来生产，成功的方法之一是在一种固体酸性ZSM-5沸石催化剂存在下，用乙烯对苯进行气相烷基化。早期的美国专利3751504中论述了乙烯对苯进行气相烷基化反应的情况，该专利中使用未改性的ZSM-5作为催化剂。后来的研究表明，未改性的ZSM-5分子筛作为合成乙苯的催化剂有一个显著的缺点：催化剂稳定性差，失活速度快。为此国内外许多研究者提出了多种对ZSM-5改性的方法，目的是提高ZSM-5催化剂在合成乙苯反应中的活性稳定性。其中代表性的改性方法有：(a)磷元素改性(US3962364)，(b)稀土元素改性(CN1074392A)，(c)水蒸气改性(US4663492，US4594146，US4522929和US4429176)等。这些文献中所述催化剂，虽然比早期的催化剂活性稳定性有所提高，但工业需要高稳定性的催化剂，以利于生产装置的长期运转。

本发明的目的是提供一种新的苯和乙烯制乙苯的烷基化催化剂，在苯和乙烯烷基化反应条件下，该催化剂具有活性稳定性好的优点。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种苯和乙烯制乙苯的烷基化催化剂，包括：

(a)SiO₂/Al₂O₃摩尔比为30～500的ZSM-5沸石；和载于沸石上的

(b)0.1～10％(重量)的碱土金属氧化物和0.1～10％(重量)的稀土金属氧化物。

上述技术方案中催化剂中含有的碱土金属氧化物的量以重量百分比计为0.5～6％，碱土金属氧化物可以是氧化铍、氧化镁或氧化钙，其优选方案是氧化镁。催化剂中含有稀土金属氧化物的量以重量百分比计为0.3～4％，稀土金属氧化物可以是氧化镧、氧化钐、氧化铈或其混合物，其优选方案是氧化镧。催化剂中ZSM-5沸石的SiO₂/Al₂O₃摩尔比优选范围为40～200。

本发明的催化剂是以ZSM-5型硅铝沸石为基本活性组分。该类型沸石是以有机胺为模板剂所合成。并在所制得的结晶硅铝酸盐沸石分子筛中再添加氧化铝粘结剂混捏及挤条成型。经过铵盐进行离子交换及焙烧转变为氢型。再经过进一步添加碱土、稀土元素改性处理制得的成品催化剂。

本发明的催化剂制备过程为：

一、沸石的合成

将水玻璃与有机胺、硫酸铝、硫酸等配制成溶液，在搅拌下，将溶液混合成胶。胶体在140～175℃晶化2～4天。晶化完成后，过滤、洗涤及干燥，即得ZSM-5硅铝沸石。

二、催化剂的制备

(1)、将上述合成的沸石与粘结剂Al₂O₃按65/35的重量比混捏成型后焙烧。

(2)、将上述沸石通过离子交换转变成氢型ZSM-5沸石。

(3)、将上述氢型ZSM-5沸石以浸渍方式添加一定量的碱土、稀土盐改性剂。浸渍后的催化剂在温度500～600℃焙烧2～15小时，即得成品催化剂。

由于本发明采用碱土和稀土化合物浸渍改性方法，调节了ZSM-5分子筛催化剂表面酸中心的强度与浓度，达到了提高催化剂活性稳定性的目的，取得了较好的效果。

为了与以前的改性方法做比较，我们按照专利USP3962364、CN1074392A和USP4663492所述的方法分别制备了磷改性的催化剂B、La改性的催化剂C和水蒸气改性的催化剂D。评价催化剂稳定性的指标为相同反应条件下，相同时间内催化剂的失活速度。反应条件分常压和加压两种：(1)反应温度400℃、反应压力为常压、苯/乙烯比(摩尔比)＝1∶1，乙烯的重量空速WHSV＝4.0hr^-1。(2)反应温度400℃、反应压力1.6MPa、苯/乙烯比(摩尔比)＝8∶1，乙烯的重量空速WHSV＝2.0hr^-1。下面结合实施例对本发明的技术给予进一步详细的说明。

【实施例1】

沸石的合成