CN103272635B - 一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂及其制备方法。所述催化剂由HY/HZSM-5复合分子筛和负载在其上的金属氧化物组成；其中，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为10～100:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr、Mo、Zn或La的氧化物中的一种或多种。使用本发明催化剂，原料转化率达80%以上，产物中C2～C4烯烃选择性达80%以上，丙烯选择性大于50%，且催化剂具有良好的稳定性。

Description

一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于分子筛催化剂应用领域，具体涉及一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂及其制备方法。
背景技术
乙烯、丙烯等低碳烯烃是基础有机化工原料，随着化学工业的发展，其需求量愈来愈大。迄今为止，低碳烯烃主要来源于石油裂解工艺过程。随着全球范围内石油资源的日益消耗，非石油路线制备低碳烯烃技术备受关注。目前MTP（甲醇制丙烯）工艺过程已进入工业化应用阶段。产品除丙烯外，还副产约45%汽油和液态燃料。其中芳烃类化合物约占45%。由此产生了将这部分副产品转化增产低碳烯烃的需求。
US5026935（1991年）公开了一种烃类裂解制乙烯方法，以C4及C4以上组分为原料，ZSM-5分子筛为催化剂，在600℃、WHSV=10h-1条件下反应，产物具有高的乙烯选择性。ZL200310108177.5（2003年）公开了一种用于烯烃催化裂解生产丙烯的方法，使用P改性ZSM型分子筛催化剂，抑制了氢转移反应，以乙烯厂抽余混合碳四为原料，在530℃、重量空速10h-1条件下反应，丙烯选择性54.7%，收率35.6%。US6797851B2（2004年）公开了一种两段法裂解制烯烃方法，以ZSM-5和具有十元环孔道的分子筛为催化剂，以C4烯烃为原料在650℃反应，乙烯选择性56%，丙烯选择20%。US7098162B2（2006年）报道了一种石脑油及烃类原料深度催化裂化制低碳烃方法，以ZSM-5负载Cr2O3为催化剂，在730℃进行反应，水油比=0.71，WHSV=0.6h-1时，乙烯选择性30.9%，丙烯选择性21.8%。US2007/0010699A1（2007年）公开了一种石脑油制低碳烯烃方法，使用碱处理的Mg-HPO4-HZSM-5催化剂，在500℃进行反应，转化率86.1%，乙烯和丙烯选择性42.9%，其中丙烯选择性20.1%。US7326332B2（2008年）报道了一种多组分催化剂及在催化裂解中的应用，以石脑油或重烃为原料，使用ZSM-5和SAPO-11多组分催化剂，在500℃进行反应，丙烯选择性54.3%。CN1915518B（2010年）报道了一种催化裂化催化剂及其制备方法，催化剂由P、Mg、Ga、Ge等改性ZSM-5和稀土改性Y按一定比例混合制得，在530℃进行渣油裂解，乙烯选择性3.66%，丙烯选择性14.33%。虽然现有技术给出了多种催化剂，但是这些催化剂存在活性低或丙烯选择性低等缺点。
因此，人们对于原料转化率高、低碳烯烃选择性高、碳一组分选择性低的催化剂仍存在需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃，特别是丙烯的催化剂。所述催化剂可以具体适用于工业MTP过程副产高碳混合烃裂解制备低碳烯烃，但不限于MTP副产高碳混合烃的转化。本发明提供的催化剂，对烷烃、烯烃以及芳烃混合原料具有高的裂解性能，具有原料转化率高、低碳烯烃选择性高、碳一组分选择性低的特点。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂。
本发明的另一目的是提供所述用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂的制备方法。
本发明的又一目的是提供所述用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂的使用方法。
根据本发明的第一个目的，本发明提供的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，由HY/HZSM-5复合分子筛和负载在其上的金属氧化物组成；其中，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为10～100:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr、Mo、Zn或La的氧化物中的一种或多种。
所述“HY分子筛”指的是具有FAU结构的沸石分子筛。
所述“HZSM-5分子筛”指的是具有MFI结构的沸石分子筛。
所述Fe、Ce、Cr、Mo、Zn或La的氧化物具有相似的作用，它们可以互换使用。
优选地，所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的50%以上；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5%～8%。
更优选地，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～65:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的50%～90%；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5%～6%。
进一步优选地，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～35:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的53%～85%；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5%～3%。
更进一步优选地，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～30:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的54%～60%；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5%～3%。
所述高碳烃包括但不限于甲醇制丙烯（MTP）工艺中的副产物。
优选地，所述高碳烃包括C4～C11烯烃、烷烃和芳烃；且芳烃的摩尔含量大于40%。
更优选地，以摩尔含量计，所述高碳烃包括：C4：2.0～3.0%且为烷烃，C5：6.0～7.0%，C6：17.5～18.5%，C7：15.0～16.0%，C8：31.0～32.0%，C9：20.0～21.0%，C10：3.5～4.5%和C11：0.1～0.2%；且芳烃的摩尔含量为45.5～46.5%。
根据本发明的第二个目的，本发明提供的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）根据所需组成，将原料氢氧化钠溶于水中，然后加入硅溶胶和硫酸铝（Al2(SO4)3·18H2O），室温搅拌2h～4h，陈化6h～12h，80℃～120℃晶化12h～48h，过滤、洗涤、110℃～120℃干燥12h～24h，制得NaY粉体；
（2）根据所需组成，将原料氢氧化钠溶于水中，然后加入硅溶胶搅拌，之后加入偏铝酸钠（NaAlO2）、水和EDA（乙二胺），室温搅拌0.5h，150℃～180℃晶化24h～72h，制得NaZSM-5前驱体；
（3）根据所需组成，将步骤（1）制得的所述NaY粉体加入到步骤（2）制得的所述NaZSM-5前驱体中，搅拌，80℃～120℃晶化12h～48h，过滤、洗涤，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，制得NaY/NaZSM-5粉体；
（4）在70℃～80℃搅拌条件下用0.5mol/L～2mol/L硝酸铵水溶液离子交换步骤（3）制得的所述NaY/NaZSM-5粉体，然后过滤、洗涤，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，制得所述HY/HZSM-5复合分子筛；
（5）根据所需组成，将选自Fe、Ce、Cr、Mo、Zn和La的盐中的一种或多种溶于水中，然后通过浸渍将该金属盐负载到步骤（4）制得的所述HY/HZSM-5复合分子筛，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，即制得所述用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂。
根据本发明的第三个目的，本发明提供的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂的使用方法，具体为：采用固定床反应器，所述催化剂用量为2～4g（20～40目），原料水烃比(摩尔比)为1～25，氢烃比(摩尔比)0～30，空速0.5h-1～5h-1，反应温度450℃～600℃，反应压力0.1MPa～0.5MPa。
优选地，所述原料经计量泵进入反应系统，350℃预热，在设定反应温度反应器内与催化剂接触反应，产物在线分析。
使用本发明催化剂，原料高碳烃转化率达80%以上，产物中C2～C4烯烃选择性达80%以上，丙烯选择性大于50%，且催化剂具有良好的稳定性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步地说明。应理解，这些实施例仅用于例证的目的，并不限制本发明的范围。同时，本领域技术人员对本发明做出的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
原料：工业MTP副产液态高碳烃，其组成如表1所示。
表1高碳烃原料组成
实施例1
称取8g NaOH溶于20g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化36h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入0.6g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将0.9g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
在70℃搅拌条件下用1mol/L NH4NO3水溶液离子交换上述NaY/NaZSM-5粉体，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为90:1，其中HZSM-5的重量含量为90%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2重量含量为1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度500℃，反应压力0.2MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例2
称取8g NaOH溶于20g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化36h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入0.71g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将3.5g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例1相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为62:1，其中HZSM-5的重量含量为71%。
称取1.3g Fe(NO3)3·9H2O溶于8mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中Fe2O3重量含量为6%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度500℃，反应压力0.2MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例3
称取8g NaOH溶于20g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化12h，过滤、洗涤、110℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入1.8g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化24h，得NaZSM-5前躯体。
将1.5g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化12h，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例2相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为29:1，其中HZSM-5的重量含量为85%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2重量含量为1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例4
称取8g NaOH溶于20g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化36h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入1.8g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将1.5g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例3相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为29:1，其中HZSM-5的重量含量为85%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2重量含量为1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，氢烃摩尔比=0.5，WHSV=3h-1，反应温度500℃，反应压力0.2MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例5
称取8g NaOH溶于30g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化12h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入1.39g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化24h得NaZSM-5前躯体。
将7.2g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化12h，过滤、洗涤，120℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例4相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为27:1，其中HZSM-5的重量含量为54%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2重量含量为1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例6
称取8g NaOH溶于30g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，100℃晶化12h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入1.5g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将6.7g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化24h，过滤、洗涤，120℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例5相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15:1，其中HZSM-5的重量含量为56%。
称取0.1g Cr(NO3)6·9H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中Cr2O3重量含量为0.5%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例7
称取8g NaOH溶于30g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，100℃晶化24h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入3.0g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将6.4g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，120℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例6相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15:1，其中HZSM-5的重量含量为57%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O和0.4g(NH4)6Mo7O24·4H2O溶于6mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2和MoO3的重量含量分别为1%和1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例8
称取8g NaOH溶于30g H2O中，加入30g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化24h，100℃晶化24h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入3.0g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将6.9g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，120℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例7相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15:1，其中HZSM-5的重量含量为55%。
称取0.3g Cr(NO3)6·9H2O和0.3g Fe(NO3)3·9H2O溶于6mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中Cr2O3和Fe2O3的重量含量分别为1.5%和1.5%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
实施例9
称取8g NaOH溶于20g H2O中，加入15g硅溶胶和10gAl2(SO4)3·18H2O，室温搅拌4h，陈化12h，90℃晶化36h，过滤、洗涤、120℃干燥12h，得NaY粉体。
称取3.2g NaOH溶于40g H2O中，加入硅溶胶87g，搅拌0.5h，加入3.0g NaAlO2、40g H2O、4.0g EDA，搅拌0.5h，180℃晶化48h得NaZSM-5前躯体。
将8.5g NaY粉体加入到8.5g NaZSM-5前躯体中，搅拌0.5h，90℃晶化36h，过滤、洗涤，110℃干燥12h，550℃焙烧5h得NaY/NaZSM-5粉体。
采用与实施例8相同的离子交换步骤，得HY/HZSM-5复合分子筛。该HY/HZSM-5复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为12:1，其中HZSM-5的重量含量为50%。
称取0.2g Ce(NO3)3·6H2O溶于5mL H2O中，浸渍到8g HY/HZSM-5复合分子筛，室温静置4h，110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得本发明的催化剂（20～40目造粒备用），其中CeO2重量含量为1%。
称取上述催化剂3g，装入固定床反应器，在水烃摩尔比=10，WHSV=1h-1，反应温度550℃，反应压力0.1MPa条件下进行反应；催化活性结果如表2所示。
表2催化剂活性评价结果
反应条件：实施例1～3、5～9：水烃摩尔比=10，1h-1，550℃，0.1MPa；
实施例4：水烃摩尔比=10，氢烃摩尔比=0.5，3h-1，500℃，0.2MPa。
由表2可以看出：所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为10～100:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr、Mo、Zn或La的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的50%以上，所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5%～8%时，在原料水烃摩尔比为1～25，氢烃摩尔比0～30，空速0.5h-1～5h-1，反应温度450℃～600℃，反应压力0.1MPa～0.5MPa，对原料高碳烃转化制备低碳烯烃具有高的活性。

Claims (8)

1.一种用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述催化剂由HY/HZSM-5复合分子筛和负载在其上的金属氧化物组成；其中，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为10～100:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr、Mo、Zn或La的氧化物中的一种或多种；所述催化剂的制备方法包括如下步骤：
(1)根据所需组成，将原料氢氧化钠溶于水中，然后加入硅溶胶和硫酸铝，室温搅拌2h～4h，陈化6h～12h，80℃～120℃晶化12h～48h，过滤、洗涤、110℃～120℃干燥12h～24h，制得NaY粉体；
(2)根据所需组成，将原料氢氧化钠溶于水中，然后加入硅溶胶搅拌，之后加入偏铝酸钠、水和EDA，室温搅拌0.5h，150℃～180℃晶化24h～72h，制得NaZSM-5前驱体；
(3)根据所需组成，将步骤(1)制得的所述NaY粉体加入到步骤(2)制得的所述NaZSM-5前驱体中，搅拌，80℃～120℃晶化12h～48h，过滤、洗涤，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，制得NaY/NaZSM-5粉体；
(4)在70℃～80℃搅拌条件下用0.5mol/L～2mol/L硝酸铵水溶液离子交换步骤(3)制得的所述NaY/NaZSM-5粉体，然后过滤、洗涤，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，制得所述HY/HZSM-5复合分子筛；
(5)根据所需组成，将选自Fe、Ce、Cr、Mo、Zn和La的盐中的一种或多种溶于水中，然后通过浸渍将该金属盐负载到步骤(4)制得的所述HY/HZSM-5复合分子筛，110℃～120℃干燥12h～24h，500℃～600℃焙烧4h～8h，即制得所述用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的50％以上；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5％～8％。
3.根据权利要求2所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～65:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的50％～90％；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5％～6％。
4.根据权利要求3所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～35:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的53％～85％；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5％～3％。
5.根据权利要求4所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述复合分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为15～30:1；所述金属氧化物为Fe、Ce、Cr或Mo的氧化物中的一种或多种；所述HZSM-5占所述HY/HZSM-5复合分子筛重量的54％～60％；所述金属氧化物在所述催化剂中的重量百分比含量为0.5％～3％。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，所述高碳烃包括C4～C11烯烃、烷烃和芳烃；且芳烃的摩尔含量大于40％。
7.根据权利要求6所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于，以摩尔含量计，所述高碳烃包括：C4：2.0～3.0％且为烷烃，C5：6.0～7.0％，C6：17.5～18.5％，C7：15.0～16.0％，C8：31.0～32.0％，C9：20.0～21.0％，C10：3.5～4.5％和C11：0.1～0.2％；且芳烃的摩尔含量为45.5～46.5％。
8.一种权利要求1～7中任一项所述的用于高碳烃转化制备低碳烯烃的催化剂的使用方法，其特征在于，采用固定床反应器，所述催化剂用量为2～4g，原料水烃摩尔比为1～25，氢烃摩尔比0～30，空速0.5h-1～5h-1，反应温度450℃～600℃，反应压力0.1MPa～0.5MPa。
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