CN108178164B - 一种多级孔zsm-5分子筛及其制备方法和其制备px催化剂的方法 - Google Patents

一种多级孔zsm-5分子筛及其制备方法和其制备px催化剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多级孔ZSM‑5分子筛,包括以下组分的原料制成:硅源、铝源、模板剂、水、碱源、聚醚多元醇、晶种、助溶剂和矿化剂。本发明提供了一种高硅铝比多级孔ZSM‑5分子筛的制备方法,该合成工艺简单,采用廉价模板剂和多孔剂,降低了分子筛经济成本。该方法获得的ZSM‑5分子筛具有多级孔道结构,相对结晶度高于90%,比表面积大于420m2/g。

Description

一种多级孔ZSM-5分子筛及其制备方法和其制备PX催化剂的 方法
技术领域
本发明属于分子筛领域,具体涉及一种多级孔ZSM-5分子筛及其制备方法和其制备PX催化剂的方法。
背景技术
对二甲苯(PX)主要用于制取精对苯二甲酸(PTA),PTA进一步合成生产聚酯纤维,是聚酯纤维行业的重要化工原料。随着聚酯行业的迅速发展,PX的需求量也急速增长。PX产品主要通过石油化工副产获得,PX的产量受制于石化装置的数量及化工工艺的因素,其产量明显不高。目前,将近50%的PX需要进口以满足国内市场的需求。不同于石油化工路线,甲苯甲醇烷基化制PX路线是以煤化工大量产出的廉价甲醇为原料,通过消耗相对低附加值的甲苯,制备具有高附加值的PX。由于该工艺路线以廉价的甲醇和甲苯为原料、合成工艺简单和相对较高的附加值等特点正成为今后重点研究的方向。
甲苯甲醇烷基化制对二甲苯催化剂的研究主要围绕ZSM-5分子筛展开。甲苯甲醇烷基化反应所需酸强度弱于甲苯歧化反应所需酸强度,高SiO2/Al2O3的ZSM-5分子筛酸强度更适于甲苯甲醇烷基化反应。由于ZSM-5分子筛孔道尺寸限制,甲苯甲醇烷基化反应存在大分子的副产物,导致传统方法合成的ZSM-5分子筛催化剂易积碳失活,寿命短。而具有多级孔道结构的ZSM-5沸石分子筛既具有微孔沸石可调变的酸性、良好的热稳定性,又兼具了介孔材料的高扩散性,能够及时有效的通过大分子物质而不至于孔道堵塞造成失活,有效延长催化剂寿命。
申请号为CN107010639A发明申请公开了一种多级孔ZSM-5分子筛及其制备方法和用于制备MTA催化剂的方法,MTA反应需要酸性相对较强的低硅铝比的ZSM-5分子筛为活性组分,以阴离子表面活性剂为成孔剂合成低硅铝比多级孔ZSM-5分子筛具有明显的作用。但是阴离子表面活性剂的弱碱性对高硅铝比的ZSM-5的成孔具有不稳定性的作用,不利于高硅铝比的多孔ZSM-5的合成。
CN101417235公开了一种甲苯甲醇烷基化高选择性制对二甲苯和低碳烯烃的催化剂,通过P、La改性以及硅氧烷基化合物修饰,产物中对二甲苯在二甲苯异构体中选择性大于99%。但是该方法应用于甲苯甲醇烷基化反应中,甲苯转化率仅达到21.5%。
CN103785464A公开了一种甲苯与甲醇烷基化的催化剂,其载体由ZSM-5分子筛、EU-1分子筛和无机耐熔氧化物组成,经镧、镁、磷、硅、硼、钙和锑等改性,该催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应甲苯转化率高,对二甲苯选择性高。该方法虽然兼顾了甲苯转化率和对二甲苯选择性,但是对二甲苯选择性仅能达到91%,催化剂反应寿命较短。
CN101485994公开了一种合成对二甲苯的纳米分子筛催化剂,以纳米分子筛为母体,以硅、磷、镁、稀土金属改性后,再以贵金属或过渡金属进行改性,抑制催化剂积碳失活,提高催化剂的稳定性。但是该催化剂制备工艺复杂,涉及贵金属Pt等改性,催化剂成本较高,不易工业化。
上述专利分别公开了甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯的催化剂,针对对二甲苯选择性问题有了明显提高,部分专利兼顾了甲苯转化率的提高,但甲苯转化率提高不多,且催化剂稳定性较差。目前亟待解决的是保证在高的甲苯转化率和对二甲苯选择性下,延长催化剂使用寿命。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题,提供一种多级孔ZSM-5分子筛及其制备方法和和其制备PX催化剂的方法。
为实现上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种多级孔ZSM-5分子筛,包括以下组分的原料制成:硅源、铝源、模板剂、水、碱源、聚醚多元醇、晶种、助溶剂和矿化剂。
进一步的,包括以下摩尔比的组分:硅源、铝源、模板剂、水、碱源、聚醚多元醇、晶种、助溶剂和矿化剂的摩尔比为1:0.005~0.02:0.01~0.3:15~30:0.01~0.24:0.001~0.2:0.001~0.05:0.001~0.1:0.001~0.1,其中硅源和铝源分别以二氧化硅和氧化铝计。
进一步的,所述聚醚多元醇的分子量为150~2000。
进一步的,所述晶种为全硅晶种,其粒径大小为100~300nm。
进一步的,所述硅源为硅溶胶、硅凝胶、水玻璃、白炭黑中的一种或多种。
进一步的,所述铝源为硫酸铝、偏铝酸钠、异丙醇铝和氯化铝中的一种或多种。
进一步的,所述碱源为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中一种或多种。
进一步的,所述模板剂为三乙胺、乙二胺、正丁胺和四丙基氢氧化铵中的一种或多种。
进一步的,所述助溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或多种。
进一步的,所述矿化剂为氟化氨、氟化钠、碳酸铵中的一种或多种。
本发明还提供一种多级孔ZSM-5分子筛的制备方法,包括以下内容:
a)将铝源、碱源、模板剂和水混合,得混合液A;
b)将聚醚多元醇、助溶剂混合,得混合液B;
c)将混合液B加入到混合液A中混合,得混合液C;
d)将硅源加入到混合液C中,再加入晶种得到混合液D;
e)将矿化剂加入到混合液D中,得到混合液E;
f)混合液E在10~80℃陈化0~8h,在160~200℃晶化8~72h,晶化完成后,所得产物经洗涤、干燥,在500~600℃焙烧,即得所述多级孔ZSM-5分子筛。
本发明还提供了一种多级孔ZSM-5分子筛制备PX催化剂的方法,包括以下内容:
a)将所述多级孔ZSM-5分子筛、载体、田菁粉,加入无机酸混合,经成型、干燥、焙烧制得催化剂母体;
b)在催化剂母体上负载质量为其0.5~10%的改性组分,60~150℃干燥2~12h,500~600℃焙烧2~8h,得到PX催化剂。
进一步的,所述改性组分为镧、铈、磷、硅、镁、钙、锌、镍、钴中一种或多种,和/或上述改性组分的氧化物中一种或多种。
本发明有益效果:
一、本发明提供了一种高硅铝比多级孔ZSM-5分子筛的制备方法,该合成工艺简单,采用廉价模板剂和多孔剂,降低了分子筛经济成本。该方法获得的ZSM-5分子筛具有多级孔道结构,相对结晶度高于90%,比表面积大于420m2/g。
二、本发明以多级孔ZSM-5分子筛为活性组分制备了用于甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的催化剂,该催化剂具有良好的催化效果,甲苯单程转化率可达38%以上,对二甲苯选择性高于93%,在反应空速为2h-1时催化剂单程寿命长达1000h。
三、本发明中所使用的聚醚多元醇因其分子链上具有羟基基团,可与沸石前驱液的硅羟基之间具有氢键作用,有较好的成孔效果。聚醚多元醇因其单体结构和分子量的不同,用于ZSM-5分子筛合成中,在保证微孔结构的基础上,所形成的介孔及大孔孔径不同,孔径分布在3~25nm可调。加入乙醇等助溶剂能使聚醚多元醇更好的溶解混合在沸石前驱液中,合成的ZSM-5分子筛具有更加明显的多级孔结构。
四、本发明中所使用的矿化剂与聚醚多元醇具有明显的协同作用,合成的多级孔ZSM-5分子筛结晶度高,晶型较完整。
附图说明
图1实施例1、2、3制备的多级孔ZSM-5分子筛XRD谱图;
图2对比例1、2制备的ZSM-5分子筛XRD谱图;
图3实施例1中制备的ZSM-5的SEM图;
图4实施例1中制备的ZSM-5的孔径分布。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
将18.9g偏铝酸钠、46.2g氢氧化钠、63.5g正丁胺和3737g去离子水在25℃搅拌0.5h,形成混合液A。向127.5g分子量为500~1000的聚醚多元醇(官能度:2-3;羟值:25-45;起始剂:甘油或乙二醇)中加入45g异丙醇,搅拌10min形成混合液B。将混合液B滴入混合液A中,搅拌0.5h形成混合液C。将3404g硅溶胶缓慢加入到混合液C中,搅拌0.5h,向其中加入30.6g全硅晶种,搅拌2h形成混合液D。将3.1g氟化铵加入到混合液D中,搅拌2h形成混合母液E。将母液转入10L不锈钢水热晶化釜中,7h升温至180℃晶化17h。晶化结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥12h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛1。其XRD谱图见图1,SEM图见图2,孔径分布见图3,实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
实施例2
将216.2g碳酸钠、58.1g硫酸铝、82.8g四丙基氢氧化铵和3790g去离子水混合搅拌至全部溶解,搅拌1h,形成混合液A。向153g分子量为400~600的聚醚多元醇(官能度:2-3;羟值:100-200;起始剂:甘油或乙二醇)中加入55.2g乙醇,搅拌形成混合液B。将混合液B滴入混合液A中,搅拌均匀形成混合液C。将1040g白炭黑加入到混合液C中,搅拌0.5h,加入41g全硅晶种,搅拌4h,形成混合液D。向混合液D中加入7.1g氟化钠,搅拌2h形成混合母液E。将母液E转入不锈钢水热晶化釜中,7h升温至190℃反应15h。反应结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥10h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛2。其XRD谱图见图1,实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
实施例3
285.6g碳酸氢钠、141.7g异丙醇铝、85.9g三乙胺和2080g去离子水混合搅拌至全部溶解,搅拌2h,形成混合液A。向212.5g分子量为150~400的聚醚多元醇(官能度:4-6;羟值:350-450;起始剂:山梨醇或季戊四醇)中加入76.8g甲醇,加热至40℃,搅拌形成混合液B。将混合液B滴入混合液A中,搅拌均匀形成混合液C。将5210g水玻璃加入到混合液C中,再加入20.3g全硅晶种,搅拌1h,形成混合液D。向混合液D中加入8.2g碳酸铵,搅拌4h形成混合母液E。将母液E转入不锈钢水热晶化釜中,4h升温至170℃反应24h。反应结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥8h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛3。其XRD谱图见图1,实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
实施例4
将14.7g氯化铝、55.4g氢氧化钠、52.2g乙二胺和3890g去离子水在40℃搅拌0.5h,形成混合液A。向127.5g分子量为1000~2000的聚醚多元醇(官能度:2-3;羟值:50-100;起始剂:乙二醇与甘油混合)中加入29.6g叔丁醇,40℃下搅拌10min形成混合液B。将混合液B滴入混合液A中,搅拌0.5h形成混合液C。将2872g硅溶胶缓慢加入到混合液C中,搅拌0.5h,向其中加入25g全硅晶种,搅拌2h形成混合液D。将7.0g氟化铵加入到混合液D中,搅拌2h形成混合母液E。将母液转入10L不锈钢水热晶化釜中,7h升温至180℃晶化17h。晶化结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥6h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛4。其实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
实施例5~8
将500g上述多级孔分子筛样品1、2、3、4分别混入184g拟薄水铝石,加入18.75g田菁粉,混合均匀,加入375g10%的稀硝酸进行捏合,挤条成型。110℃干燥6h,540℃焙烧4h,分别得到成型催化剂样品1、2、3、4。
取10g所制备的PX催化剂样品1、2、3、4,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应。反应8h后取样分析,PX反应性能见表2。
实施例9~12
将13.3gLa(NO3)3·6H2O溶于56.7g去离子水中,搅拌至完全溶解。分别取取100g挤条成型的催化剂1、2、3、4浸渍到硝酸镧水溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到La改性样品;再取1.9g磷酸氢铵溶于54g水中,将之前La改性的催化剂1、2、3、4分别浸渍到磷酸氢铵的水溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到P-La复合改性的催化剂1、2、3、4;再将
3.66gZn(NO3)2·6H2O溶于59.2g去离子水中,将前述制备的P-La-ZSM-5浸渍至硝酸锌溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到Zn-P-La-ZSM-5复合改性样品,再将100g该样品浸渍在50g正硅酸乙酯中2h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到改性PX催化剂样品5、6、7、8。
取10g所制备的PX催化剂样品5、6、7、8,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应。反应8h后取样分析,PX反应性能见表2。
实施例13~16
将21.28gCe(NO3)3·6H2O溶于53.2g去离子水中,搅拌至完全溶解。取100g挤条成型的催化剂1、2、3、4浸渍到硝酸镧溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到Ce改性样品。再取3.9g磷酸氢铵溶于54g水中,将之前Ce改性的催化剂1、2、3、4分别浸渍到磷酸氢铵的水溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到P-Ce复合改性的催化剂1、2、3、4;再将6.36gMg(NO3)2·6H2O溶于58.7g去离子水中,将前述制备的P-Ce-ZSM-5浸渍至硝酸镁溶液中,浸渍24h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到Mg-P-Ce-ZSM-5复合改性样品,再将100g该样品浸渍在50g正硅酸乙酯中1h,120℃干燥6h,540℃焙烧4h得到改性PX催化剂样品9、10、11、12。
取10g所制备的PX催化剂样品9、10、11、12,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应。反应8h后取样分析,PX反应性能见表2
实施例17
取10g所制备的PX催化剂样品5,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应,进行寿命实验PX反应性能见表3。
实施例18
取10g所制备的PX催化剂样品9,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应,进行寿命实验PX反应性能见表3。
对比例1
将18.9g偏铝酸钠、46.2g氢氧化钠、63.5g正丁胺和3737g去离子水在25℃搅拌0.5h,形成混合液A。将3404g硅溶胶缓慢加入到混合液A中,搅拌0.5h,向其中加入30.6g全硅晶种,搅拌2h形成母液B。将母液转入10L不锈钢水热晶化釜中,7h升温至180℃晶化17h。晶化结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥12h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛对比1。实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
对比例2
将18.9g偏铝酸钠、46.2g氢氧化钠、63.5g正丁胺和3737g去离子水在25℃搅拌0.5h,形成混合液A。向127.5g分子量为1000~2000的聚醚多元醇(官能度:2-3;羟值:25-45;起始剂:甘油或乙二醇)中加入45g异丙醇,搅拌10min形成混合液B。将混合液B滴入混合液A中,搅拌0.5h形成混合液C。将3404g硅溶胶缓慢加入到混合液C中,搅拌0.5h,向其中加入30.6g全硅晶种,搅拌2h形成母液D。将母液转入10L不锈钢水热晶化釜中,7h升温至180℃晶化17h。晶化结束后将产物用去离子水洗涤至中性,110℃干燥12h,540℃焙烧4h。将产物用1mol/L的NH4Cl水溶液在80℃下交换三次,洗涤至中性110℃干燥6h,540℃焙烧4h得到多级孔ZSM-5分子筛对比2。其实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
对比例3
对比例3与实施例1的多孔剂不同,其余各组分用量和制备方法均相同,对比例3中多孔剂为阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDS),所得分子筛为对比样品3,其实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
对比例4
对比例4与实施例1的多孔剂不同,其余各组分用量和制备方法均相同,对比例4中多孔剂为阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),所得分子筛为对比样品4,其实际硅铝比、相对结晶度及BET数据见表1。
对比例5~,8
将500g多级孔分子筛对比样品1、2、3、4分别混入184g拟薄水铝石,加入18.75g田菁粉,混合均匀,加入375g10%的稀硝酸进行捏合,挤条成型。110℃干燥6h,540℃焙烧4h,分别得到成型催化剂对比样品1、2、3、4。
取10g所制备的PX催化剂对比样品1、2、3、4,破碎为20~40目,装填至小型固定床反应器的恒温段,上下以石英砂填充,反应器温度升至460℃,预热器为150℃,甲苯/甲醇为2,甲苯质量空速为2h-1,0.1MPa反应,反应8h后取样分析,PX反应性能见表2。
表1多级孔ZSM-5分子筛样品相对结晶度和比表面积
Figure BDA0001578036710000101
Figure BDA0001578036710000111
实施例1~4为不同硅铝比多级孔ZSM-5分子筛,相对结晶度均在90%以上,比表面积均高于420m2/g。实施例1与对比例1对比,对比例1为常规微孔结构ZSM-5分子筛,合成过程中未添加多孔剂及矿化剂等,对比例1的相对结晶度较高,实施例1的相对结晶度略有降低;对比例2在合成ZSM-5过程中添加了多孔剂,未添加矿化剂,分子筛相对结晶度降低较多,仅为81%,可见仅添加聚醚多元醇对分子筛的结晶度有影响,而添加矿化剂后能够明显改善分子筛的结晶度。对比例3与对比例4为使用其他表面活性剂作为多孔剂进行合成高硅铝比的多级孔ZSM-5分子筛,与实施例1相比,对比例3、4相对结晶度较低,低于80%,比表面积也低于实施例1中的多级孔ZSM-5分子筛,可见,聚醚多元醇作为多孔剂应用于合成高硅铝比多级孔ZSM-5分子筛效果要优于常规表面活性剂。
表2PX催化剂样品比表面和强度
Figure BDA0001578036710000112
Figure BDA0001578036710000121
多级孔分子筛样品加入氧化铝进行挤条成型后,比表面积较分子筛减小。经过复合改性的的催化剂比表面较未改性的催化剂比表面低,这是因为改性元素占据了部分孔道位置,缩小了孔径。
表3实施例5~16中PX催化剂反应性能
Figure BDA0001578036710000122
Figure BDA0001578036710000131
实施例5~16中催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应中,未进行改性的相同硅铝比的样品1和对比样品1比较,甲苯转化率相差不大,常规孔道结构的对比样品1二甲苯选择性和对二甲苯选择性均较多级孔道结构的样品1低,相对结晶度较低的对比样品2甲苯转化率、二甲苯选择性和对二甲苯选择性均较低。未改性的对比样品3、4用于甲苯甲醇烷基化(PX)反应,甲苯转化率、二甲苯选择性、对二甲苯选择性均低于样品1,可见,用聚醚多元醇合成的高硅铝比多级孔ZSM-5分子筛用于PX反应性能优于其他表面活性剂合成的高硅铝比多级孔ZSM-5分子筛。改性后的样品5~12与未改性的样品1~4相比,转化率略有下降,但对二甲苯和二甲苯选择性有明显提高。
表4实施例17、18中PX催化剂反应性能
Figure BDA0001578036710000132
Figure BDA0001578036710000141
选择8hPX反应催化性能较好的样品5和样品9进行寿命实验。经过1200h的试验,两个样品反应性能良好,甲苯转化率保持在38%以上,二甲苯选择性高于90%,对二甲苯选择性高于93%。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述,上述实施例仅为本发明较佳的实施方式,本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种多级孔ZSM-5分子筛,其特征在于:包括以下摩尔比组分的原料制成:硅源、铝源、模板剂、水、碱源、聚醚多元醇、晶种、助溶剂和矿化剂的摩尔比为 1:0.005~0.02:0.01~0.3:15~30:0.01~0.24:0.001~0.2:0.001~0.05:0.001~0.1:0.001~0.1,其中硅源和铝源分别以二氧化硅和氧化铝计摩尔比;
所述聚醚多元醇的分子量为150~2000;
所述模板剂为三乙胺、乙二胺、正丁胺和四丙基氢氧化铵中的一种或多种;
所述晶种为全硅晶种,其粒径大小为100~300nm;
所述助溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或多种;
所述矿化剂为氟化氨、氟化钠、碳酸铵中的一种或多种。
2.如权利要求1所述多级孔ZSM-5分子筛的制备方法,其特征在于,包括以下内容:
a)将铝源、碱源、模板剂和水混合,得混合液A;
b)将聚醚多元醇、助溶剂混合,得混合液B;
c)将混合液B加入到混合液A中混合,得混合液C;
d)将硅源加入到混合液C中,再加入晶种得到混合液D;
e)将矿化剂加入到混合液 D 中,得到混合液E;
f)混合液E在10~80℃陈化 0~8h,在160~200℃晶化8~72h,晶化完成后,所得产物经洗涤、干燥,在500~600℃焙烧,即得所述多级孔ZSM-5分子筛。
3.如权利要求1所述多级孔ZSM-5分子筛制备PX催化剂的方法,其特征在于,包括以下内容:
a)将所述多级孔ZSM-5分子筛、载体、田菁粉,加入无机酸混合,经成型、干燥、焙烧制得催化剂母体;
b)在催化剂母体上负载质量为其0.5~10%的改性组分,经干燥、焙烧得 到 PX 催化剂。
4. 根据权利要求 3 所述多级孔ZSM-5分子筛制备 PX 催化剂的方法,其特征在于:所述改性组分为镧、铈、磷、硅、镁、钙、锌、镍、钴中一种或多种,和/或上述改性组分的氧化物中一种或多种。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109046440A (zh) * 2018-07-25 2018-12-21 江苏大学 一种La-P复合改性多级孔HZSM-5分子筛催化剂的制备方法及应用
CN109160521B (zh) * 2018-09-10 2021-11-19 太原理工大学 分子筛及其制备方法、催化剂及其制备方法与应用
CN111495419B (zh) * 2019-01-31 2023-12-01 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种金属负载型多级孔zsm-5分子筛及制备方法和应用
CN111099619A (zh) * 2019-11-20 2020-05-05 延安大学 一种用于丙烯增产的稀土改性多级孔道zsm-5分子筛的制备方法
CN111659428B (zh) * 2020-06-16 2023-07-07 润和催化材料(浙江)有限公司 一种连续重整催化剂及其制备方法和应用
CN111715202A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 沈阳三聚凯特催化剂有限公司 一种多孔材料及其制备方法和应用
CN113979446B (zh) * 2020-07-27 2023-06-06 中国石油化工股份有限公司 含硼分子筛及其制备方法和应用
CN114477220B (zh) * 2020-10-26 2024-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种CaZSM-5分子筛及其制备方法和应用
CN114804142B (zh) * 2022-04-27 2023-09-01 西安建筑科技大学 一种以碱性纸浆废液为模板制备煤矸石基zsm-5分子筛的方法
CN114655966A (zh) * 2022-04-28 2022-06-24 山东京博石油化工有限公司 一种无钠合成多级孔道zsm-5分子筛的制备及其改性方法
CN115025810B (zh) * 2022-07-13 2023-12-29 江苏省农业科学院 一种基于硅铝分子筛的非均相催化剂及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104492473A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 华东理工大学 一种分子筛包覆的氧化铈复合材料及其制备方法
CN106430237A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 汕头大学 一种长须状特殊形貌zsm‑5分子筛及其制备与应用
CN106607079A (zh) * 2015-10-21 2017-05-03 中国石油化工股份有限公司 甲醇制芳烃的催化剂及其用途
CN107010639A (zh) * 2017-04-11 2017-08-04 四川润和催化新材料股份有限公司 一种多级孔zsm‑5分子筛及其制备方法和用于制备mta催化剂的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8221717B2 (en) * 2008-08-25 2012-07-17 Florida State University Research Foundation Formulation and method for improved ion exchange in zeolites and related aluminosilicates using polymer solutions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104492473A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 华东理工大学 一种分子筛包覆的氧化铈复合材料及其制备方法
CN106607079A (zh) * 2015-10-21 2017-05-03 中国石油化工股份有限公司 甲醇制芳烃的催化剂及其用途
CN106430237A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 汕头大学 一种长须状特殊形貌zsm‑5分子筛及其制备与应用
CN107010639A (zh) * 2017-04-11 2017-08-04 四川润和催化新材料股份有限公司 一种多级孔zsm‑5分子筛及其制备方法和用于制备mta催化剂的方法

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