CN108946759A - 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用 - Google Patents

纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108946759A
CN108946759A CN201810961962.1A CN201810961962A CN108946759A CN 108946759 A CN108946759 A CN 108946759A CN 201810961962 A CN201810961962 A CN 201810961962A CN 108946759 A CN108946759 A CN 108946759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular sieve
dry glue
preparation
silicon source
structure directing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810961962.1A
Other languages
English (en)
Inventor
吴晋沪
李建青
何涛
刘广波
韩德志
武景丽
訾仲岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Original Assignee
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS filed Critical Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority to CN201810961962.1A priority Critical patent/CN108946759A/zh
Publication of CN108946759A publication Critical patent/CN108946759A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/36—Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • C01B39/38—Type ZSM-5
    • C01B39/40—Type ZSM-5 using at least one organic template directing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46—Iron group metals or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米FeZSM‑5分子筛的制备方法，以及由此制备的纳米FeZSM‑5分子筛在二甲醚制汽油(DTG)反应过程中的应用。本发明的分子筛制备过程简单，滤液中的结构导向剂可回收利用，产生废液较少，无需搅拌，设备简单；同时合成的分子筛产品产率高，且制备的分子筛晶粒小，大小均一且易调控，结晶度高；由此制备的催化剂对DTG反应具有优异的催化活性，二甲醚转化率100％，单程油品收率高(>35％)，汽油产物中芳烃含量低(<40％)，均四甲苯低于2％，解决了DTG技术中存在的油品单程收率低、油品中芳烃特别是均四甲苯含量高的问题。

Description

纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其 应用
技术领域
本发明涉及一种纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及其应用，具体的说是一种通过干胶液相转化法制备纳米FeZSM-5分子筛的方法及其在二甲醚制汽油(DTG)反应过程中的应用。
背景技术
随着交通运输业的迅速发展及世界后石油时代的到来，全球对液体燃料的需求持续增长，各国已致力于开发非石油路线生产液体燃料的工艺路线，以满足其强劲的需求。气转油(GtL)，即煤、天然气、含碳生物质等气化经合成气制汽柴油工艺是非石油路线生产液体燃料的重要技术途径。在多种气转油路线中，合成气经甲醇/二甲醚制汽油(M/DTG)技术因可实现对汽油生产原料的置换，达到优化石油化工资源配置的目的，越来越凸显出其在技术和经济上的优势，受到科研工作者的广泛关注。目前甲醇合成和甲醇制汽油(MTG)工艺在技术上已十分成熟，因此合成气经甲醇制汽油技术路线也日趋成熟。早在1995年，Lee等对合成气经甲醇制汽油和合成气经二甲醚制汽油两技术路线进行了对比分析(FuelScience and Technology International,1995，13：1039-1057)，结果表明合成气经二甲醚制汽油技术具有较高的汽油收率，较高的合成气转化率以及较高的能量效率。二甲醚通过DTG路线在酸性分子筛催化剂上高选择性的合成汽油产品，是合成气经二甲醚制汽油技术的重要过程，而DTG过程的关键在于低成本、低污染、高活性、高选择性和高稳定性催化剂的研制与开发。
随着国内外DTG过程的研究进展，经过不同金属改性的ZSM-5分子筛在二甲醚转化方面具有明显优势，但以二甲醚芳构化居多(Journal of Catalysis,2008，258：111-120；Chinese Journal of Catalysis,2010，31：264-266；Journal of Industrial andEngineering Chemistry，2013，19：975-980)。且因ZSM-5分子筛酸性较强，催化剂易积碳失活，需频繁再生，而且该法生产的产物中主要是芳烃。近年来金属改性的纳米ZSM-5分子筛由于其独特的物化性能而受到人们的广泛关注，其短而规整的孔道结构有利于反应物分子的快速进入及产物分子的快速导出，而且纳米分子筛大量的晶间孔在积碳较快的反应中表现出其独特的优越性。因此，纳米分子筛在减缓催化剂积碳、提高催化剂寿命等方面优势显著。
传统的制备金属改性ZSM-5分子筛的方法是水热合成法(Energy Conversion andManagement，2015，93：259-266)。现有的水热合成法模拟自然界中分子筛生长所需的高温、高压和强碱环境，通常合成条件相对苛刻。采用水热合成法制备分子筛时，部分有机胺结构导向剂在产品分离过程中会随着离心或抽滤的进行流失至废液中，对环境造成了一定的污染。而且分子筛制备过程中所采用的结构导向剂为价格较贵的有机胺，合成过程中不能回收利用，分子筛合成成本较高。
干胶法(DGC)是除水热合成法外另一种有效的制备ZSM-5沸石分子筛的方法，它具有原料利用率高及产品易分离等特点(Journal of the Chemical Society,ChemicalCommunications,1990，82(10)：755-756)。与水热合成法不同，干胶法是将合成体系中的固态原料与液相分离，高温下液相汽化后的蒸汽与固态原料相互作用，从而促使分子筛晶化过程的进行。其主要步骤是先制备分子筛前体溶胶，然后将溶胶干燥成为干胶，再将所得干胶研细成粉末后放在晶化釜上部，在晶化釜下部加入液相水溶剂，将晶化釜密封后在高温下静态晶化。根据进釜晶化前结构导向剂所处位置的不同，干胶法又分为蒸汽转移法和蒸汽辅助转化法。蒸汽转移法是将干胶置于晶化釜的上层，可挥发性的结构导向剂与水混合后放入釜底，待高温时导向剂和水的混合蒸汽与上层干胶作用。蒸汽辅助转化法是将结构导向剂在制备干胶的过程中加入(即干胶中已经含有结构导向剂)，干胶置于晶化釜的上层，水放入釜底，待高温时水蒸汽与上层的干胶作用。
与水热合成法相比，干胶法具有制备过程简便、经济、对环境友好等优点。但该方法也存在一些缺点，其中最大的问题是如何特制一种晶化釜，以使干胶细粉能放置在结构导向剂水溶液的上方，还要在高温下让结构导向剂与水的蒸汽通过干胶细粉，以使干胶细粉发生晶化并转化为分子筛，而且在分子筛制备过程中晶化釜需分上下两部分，使得反应器的有效空间利用率明显降低，这种特殊要求将为工业化的生产和反应器设计带来一定的困难。
由此可见，上述已公开的金属改性ZSM-5分子筛催化剂存在制备过程复杂、污染环境、合成成本高、反应器设计困难、应用于二甲醚制汽油反应时油品中芳烃含量高等缺陷。因此，获得一个制备过程简单、合成成本低、对环境友好、对DTG过程具有高活性、高油品收率、低芳烃和较长使用寿命的催化剂的制备方法是DTG催化剂制备技术发展的目标方向。
发明内容
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供一种通过干胶液相转化法制备纳米级FeZSM-5分子筛的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将铝源溶于去离子水中，在25-40℃、搅拌条件下依次加入硅源、铁盐，25-40℃下继续搅拌3-6h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于70-100℃烘干制得干胶；
其中组成干胶前驱液的各物质的摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝25-100:1:0.2-1:50-500。
b)将所得干胶研磨并筛分，取10-200目的干胶与结构导向剂的水溶液混合均匀后置于晶化釜，并加入碱源调节混合液的PH值至10-12，晶化釜密封后120-180℃静态恒温晶化24-120h。
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤或离心分离，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼洗涤、干燥、焙烧后得到比表面积介于350-650m2/g、孔容介于0.2-0.5m3/g、粒径小于50nm的纳米级FeZSM-5分子筛。
优选地，所述步骤a)中在30-35℃将所述铝源溶于去离子水中并在搅拌条件下依次加入硅源、铁盐，30-35℃下继续搅拌4-5h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80-90℃烘干制得干胶。
优选地，所述步骤a)中组成干胶前驱液的各物质的摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝50-80:1:0.5-1:80-400。
优选地，所述步骤b)中所得干胶研磨筛分后取20-100目的干胶与结构导向剂和水的混合液混合均匀后置于晶化釜，结构导向剂的水溶液的配比为：水与结构导向剂的体积比是1:0.5至1:5，干胶颗粒与结构导向剂的质量比是1:1至1:6。
优选地，所述步骤b)中加入所述碱源调节混合液的PH值为10.5-11.5，晶化温度为150-170℃，晶化时间为24-72h。
优选地，所述步骤c)中所述的干燥温度为100-120℃，干燥时间为8-24h；焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为4-8h。
优选地，所述步骤a)中所述铝源为偏铝酸钠或异丙醇铝；所述硅源为硅溶胶或正硅酸四乙酯；所述铁盐为硝酸铁。
优选地，所述步骤b)中所述结构导向剂为四丙基氢氧化铵(TPAOH)、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵；所述碱源为氢氧化钠。
优选地，所述步骤c)中分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中。
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供一种根据上述制备方法制备得到的纳米级FeZSM-5分子筛。
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供所述纳米级FeZSM-5分子筛在制备用于二甲醚制汽油反应的催化剂中的应用。
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供一种所述用于二甲醚制汽油中的催化剂的制备方法，所述制备方法如下进行：将所述FeZSM-5分子筛与0.1mol/L的NH4NO3溶液按照30g/L的固液比进行离子交换，离子交换的温度为70-90℃，交换时间为2-5h，交换次数为2-5次；交换处理后以90-120℃干燥6-24h；干燥后再以400-600℃焙烧2-6h，得到FeHZSM-5分子筛；将所得FeHZSM-5分子筛与粘结剂混合均匀，压片成型，破碎并筛分为40-60目，500-600℃焙烧2-6h，即得到DTG反应的催化剂。
其中，所述粘结剂为氧化铝、硅藻土、拟薄水铝石或二氧化硅；基于所述FeHZSM-5分子筛的重量，粘结剂的添加量为2-20wt％，优选为5-10wt％；所述焙烧温度优选为550℃，焙烧时间优选为4-5h。
根据本发明的一个方面，本发明的一个目的是提供所述催化剂在由二甲醚制备制汽油的方法中的应用。
本发明具有以下优点：
1.本发明分子筛制备过程简单，滤液中的结构导向剂可回收利用，产生废液较少；而且制备过程中无需添加硝酸、硫酸等无机酸，对环境友好；结晶过程均在静态下采用普通的水热反应釜合成即可，无需搅拌，设备简单；
2.本发明合成的分子筛产品产率高，且制备的分子筛晶粒小(<50nm)，大小均一且易调控，结晶度高(>90％)；
3.本发明制备的催化剂对DTG反应具有优异的催化活性，二甲醚转化率100％，单程油品收率高(>35％)，汽油产物中芳烃含量低(<40％)，均四甲苯低于2％，解决了DTG技术中存在的油品单程收率低、油品中芳烃特别是均四甲苯含量高的问题。
附图说明
图1为根据本发明实施例1制备的纳米级FeZSM-5分子筛的XRD表征结果图。
图2为根据本发明实施例1制备的纳米级FeZSM-5分子筛的扫描电镜(SEM)表征结果图。
具体实施方式
本发明解决DTG技术中存在的油品单程收率低、油品中芳烃特别是均四甲苯含量高的问题，提供一种具有较高的甲醇转化率和汽油产物收率、较少的芳烃特别是均四甲苯含量的由二甲醚制备汽油的纳米级FeZSM-5分子筛基催化剂及其干胶液相转化合成制备工艺，尤其是提供一种具有良好稳定性的纳米级FeZSM-5分子筛催化剂及其制备和使用方法。
根据本发明的制备方法的步骤a)中组成干胶前驱液的各物质的摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝25-100:1:0.2-1:50-500，优选摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝50-80:1:0.5-1:80-400。当各种成分的比例不在此范围内时，分子筛的结晶度会降低，甚至还会有杂晶产生。
优选步骤b)中结构导向剂的水溶液的配比为：水与结构导向剂的体积比是1:0.5至1:5，干胶颗粒与结构导向剂的质量比是1:1至1:6。而当结构导向剂用量太少时不能合成出分子筛；结构导向剂用量太多会增加合成成本，因此水与结构导向剂应选取上述适宜的比例。
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的优选的实施方式。在描述之前，应当了解在说明书和所附权利要求中使用的术语，并不应解释为局限于一般及辞典意义，而是应当基于允许发明人为最好的解释而适当定义术语的原则，基于对应于本发明技术层面的意义及概念进行解释。因此，在此的描述仅为说明目的的优选实例，而并非是意指限制本发明的范围，因而应当了解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以做出其他等同实施和修改。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
(1)纳米级FeZSM-5分子筛制备：
a)首先按以下摩尔比制备干胶：硅源(以SiO2计)：铝源(以Al2O3计)：铁盐(以Fe2O3计)：H2O＝60:1:0.5:200。
将1.1g偏铝酸钠溶于24g去离子水中，35℃恒温搅拌至澄清，搅拌条件下依次加入83.34g正硅酸乙酯(TEOS)和2.7g Fe(NO3)3.9H2O，继续搅拌4h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80℃烘干制得干胶；
b)将所得干胶研磨并筛分，20g，20-40目的干胶与40g四丙基氢氧化铵与等体积水的混合溶液(四丙基氢氧化铵与水的体积比为1:1)在搅拌条件下充分混合，并加入氢氧化钠调节混合液的PH值至11，将混合液置于晶化釜，晶化釜密封后在170℃静态恒温晶化48h。
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼经充分洗涤过滤后，在110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得纳米级FeZSM-5分子筛。
所得样品的XRD谱图如图1所示，其晶相与文献中通过水热合成法所得的ZSM-5分子筛一致。扫描电镜(SEM)结果如图2所示，所得分子筛样品为粒径介于30-60nm、分布均匀的纳米颗粒。
d)6g FeZSM-5分子筛在75℃条件下与180ml 0.1mol/L的NH4NO3溶液进行离子交换2h，过滤，110℃干燥12h，550℃焙烧4h。该离子交换过程重复三次。称取一定质量的离子交换好的FeHZSM-5分子筛与拟薄水铝石按照重量比100:5混合均匀，压片成型，破碎、筛分为40-60目，550℃焙烧5h。即得用于DTG反应的纳米级FeZSM-5分子筛基催化剂。
(2)DTG反应
称取1.54g上述催化剂装填在不锈钢加压固定床反应器中，在设定的压力下程序升温，二甲醚经预热器进入反应器中进行反应，预热器的温度为180℃，反应条件为：温度380℃，压力0.1MPa，质量空速800h-1，反应稳定后取样分析。反应结果见表1。
实施例2
(1)纳米级FeZSM-5分子筛制备：
a)首先按以下摩尔比制备干胶：硅源(以SiO2计)：铝源(以Al2O3计)：铁盐(以Fe2O3计)：H2O＝45:1:0.5:200。
将1.1g偏铝酸钠溶于24g去离子水中，35℃恒温搅拌至澄清，搅拌条件下依次加入62.51g正硅酸乙酯(TEOS)和2.7g Fe(NO3)3·9H2O，继续搅拌4h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80℃烘干制得干胶；
b)将所得干胶研磨并筛分，取20g，20-40目的干胶与40g四丙基氢氧化铵与等体积水的混合溶液(四丙基氢氧化铵与水的体积比为1:1)在搅拌条件下充分混合，并加入氢氧化钠调节混合液的PH值至11，将混合液置于晶化釜，晶化釜密封后在170℃静态恒温晶化48h。
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼经充分洗涤过滤后，在110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得纳米级FeZSM-5分子筛。
d)6g FeZSM-5分子筛在75℃条件下与180ml 0.1mol/L的NH4NO3溶液进行离子交换2h，过滤，110℃干燥12h，550℃焙烧4h。该离子交换过程重复三次。称取一定质量的离子交换好的FeHZSM-5分子筛与拟薄水铝石按照重量比100:5混合均匀，压片成型，破碎、筛分为40-60目，550℃焙烧5h。即得用于DTG反应的纳米级FeZSM-5分子筛基催化剂。
(2)DTG反应
称取1.54g上述催化剂装填在不锈钢加压固定床反应器中，在设定的压力下程序升温，二甲醚经预热器进入反应器中进行反应，预热器的温度为180℃，反应条件为：温度380℃，压力0.1MPa，质量空速800h-1，反应结果见表1。
实施例3
(1)纳米级FeZSM-5分子筛制备：
a)首先按以下摩尔比制备干胶：硅源(以SiO2计)：铝源(以Al2O3计)：铁盐(以Fe2O3计)：H2O＝60:1:0.25:200。
将1.1g偏铝酸钠溶于24g去离子水中，35℃恒温搅拌至澄清，搅拌条件下依次加入83.34g正硅酸乙酯(TEOS)和1.35g Fe(NO3)3·9H2O，继续搅拌4h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80℃烘干制得干胶；
b)将所得干胶研磨并筛分，取20g，20-40目的干胶与40g四丙基氢氧化铵与等体积水的混合溶液(四丙基氢氧化铵与水的体积比为1:1)在搅拌条件下充分混合，并加入氢氧化钠调节混合液的PH值至11，将混合液置于晶化釜，晶化釜密封后在170℃静态恒温晶化48h。
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼经充分洗涤过滤后，在110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得纳米级FeZSM-5分子筛。
d)6g FeZSM-5分子筛在75℃条件下与180ml 0.1mol/L的NH4NO3溶液进行离子交换2h，过滤，110℃干燥12h，550℃焙烧4h。该离子交换过程重复三次。称取一定质量的离子交换好的FeHZSM-5分子筛与拟薄水铝石按照重量比100:5混合均匀，压片成型，破碎、筛分为40-60目，550℃焙烧5h。即得用于DTG反应的纳米级FeZSM-5分子筛基催化剂。
(2)DTG反应
称取1.54g上述催化剂装填在不锈钢加压固定床反应器中，在设定的压力下程序升温，二甲醚经预热器进入反应器中进行反应，预热器的温度为180℃，反应条件为：温度380℃，压力0.1MPa，质量空速800h-1，反应结果见表1。
实施例4
(1)纳米级FeZSM-5分子筛制备：
a)首先按以下摩尔比制备干胶：硅源(以SiO2计)：铝源(以Al2O3计)：铁盐(以Fe2O3计)：H2O＝30:1:0.25:200。
将1.1g偏铝酸钠溶于24g去离子水中，35℃恒温搅拌至澄清，搅拌条件下依次加入41.67g正硅酸乙酯(TEOS)和1.35g Fe(NO3)3·9H2O，继续搅拌4h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80℃烘干制得干胶；
b)将所得干胶研磨并筛分，取20g，20-40目的干胶与40g四丙基氢氧化铵与等体积水的混合溶液(四丙基氢氧化铵与水的体积比为1:1)在搅拌条件下充分混合，并加入氢氧化钠调节混合液的PH值至11，将混合液置于晶化釜，晶化釜密封后在170℃静态恒温晶化48h。
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼经充分洗涤过滤后，在110℃干燥12h，550℃焙烧5h，即得纳米级FeZSM-5分子筛。
d)6g FeZSM-5分子筛在75℃条件下与180ml 0.1mol/L的NH4NO3溶液进行离子交换2h，过滤，110℃干燥12h，550℃焙烧4h。该离子交换过程重复三次。称取一定质量的离子交换好的FeHZSM-5分子筛与拟薄水铝石按照重量比100:5混合均匀，压片成型，破碎、筛分为40-60目，550℃焙烧5h。即得用于DTG反应的纳米级FeZSM-5分子筛基催化剂。
(2)DTG反应
称取1.54g上述催化剂装填在不锈钢加压固定床反应器中，在设定的压力下程序升温，二甲醚经预热器进入反应器中进行反应，预热器的温度为180℃，反应条件为：温度380℃，压力0.1MPa，质量空速800h-1，反应结果见表1。
实施例5
将实施例1所得催化剂作为二甲醚制汽油反应中的催化剂进行反应时，反应温度为400℃。反应结果见表1。
实施例6
将实施例2所得催化剂作为二甲醚制汽油反应中的催化剂进行反应时，反应温度为400℃。反应结果见表1。
实施例7
将实施例1所得催化剂作为二甲醚制汽油反应中的催化剂进行反应时，反应压力为1.0MPa。反应结果见表1。
实施例8
将实施例1所得催化剂作为二甲醚制汽油反应中的催化剂进行反应时，反应空速为400h-1。反应结果见表1。
表1实施例1-8催化剂催化DTG反应结果
注：油品收率＝产物中所有碳原子数大于5的烃的质量/反应物甲醇的质量×100。

Claims (9)

1.一种通过干胶液相转化法制备纳米级FeZSM-5分子筛的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将铝源溶于去离子水中，在25-40℃、搅拌条件下依次加入硅源、铁盐，25-40℃下继续搅拌3-6h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于70-100℃烘干制得干胶；
其中组成干胶前驱液的各物质的摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝25-100:1:0.2-1:50-500。
b)将所得干胶研磨并筛分，取10-200目的干胶与结构导向剂的水溶液混合均匀后置于晶化釜，并加入碱源调节混合液的PH值至10-12，晶化釜密封后120-180℃静态恒温晶化24-120h；
c)晶化结束后，冷却至室温，将反应混合物过滤或离心分离，分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中，所得滤饼洗涤、干燥、焙烧后得到比表面积介于350-650m2/g、孔容介于0.2-0.5m3/g、粒径小于50nm的纳米级FeZSM-5分子筛。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中在30-35℃将所述铝源溶于去离子水中并在搅拌条件下依次加入硅源、铁盐，30-35℃下继续搅拌4-5h，形成干胶前驱液，将干胶前驱液于80-90℃烘干制得干胶；
优选地，所述步骤a)中组成干胶前驱液的各物质的摩尔比为：硅源(以SiO2计):铝源(以Al2O3计):铁盐(以Fe2O3计):去离子水＝50-80:1:0.5-1:80-400；
优选地，所述步骤a)中所述铝源为偏铝酸钠或异丙醇铝；所述硅源为硅溶胶或正硅酸四乙酯；所述铁盐为硝酸铁。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中所得干胶研磨筛分后取20-100目的干胶与结构导向剂和水的混合液混合均匀后置于晶化釜，结构导向剂的水溶液的配比为：水与结构导向剂的体积比是1:0.5至1:5，干胶颗粒与结构导向剂的质量比是1:1至1:6；
优选地，所述步骤b)中加入所述碱源调节混合液的PH值为10.5-11.5，晶化温度为150-170℃，晶化时间为24-72h；
优选地，所述步骤b)中所述结构导向剂为四丙基氢氧化铵(TPAOH)、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵；所述碱源为氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中所述的干燥温度为100-120℃，干燥时间为8-24h；焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为4-8h；
优选地，所述步骤c)中分离出的滤液回收并作为结构导向剂用于新的分子筛合成过程中。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的制备方法制备的纳米级FeZSM-5分子筛。
6.根据权利要求5所述的纳米级FeZSM-5分子筛在制备用于二甲醚制汽油反应的催化剂中的应用。
7.一种用于二甲醚制汽油中的催化剂的制备方法，所述制备方法如下进行：将据权利要求1至4中任意一项所述的制备方法制备的纳米级FeZSM-5分子筛与0.1mol/L的NH4NO3溶液按照30g/L的固液比进行离子交换，离子交换的温度为70-90℃，交换时间为2-5h，交换次数为2-5次；交换处理后以90-120℃干燥6-24h；干燥后再以400-600℃焙烧2-6h，得到FeHZSM-5分子筛；将所得FeHZSM-5分子筛与粘结剂混合均匀，压片成型，破碎并筛分为40-60目，500-600℃焙烧2-6h，即得到DTG反应的催化剂。
8.根据权利要求7所述的用于二甲醚制汽油中的催化剂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为氧化铝、硅藻土、拟薄水铝石或二氧化硅；基于所述FeHZSM-5分子筛的重量，粘结剂的添加量为2-20wt％，优选为5-10wt％；所述焙烧温度优选为550℃，焙烧时间优选为4-5h。
9.根据权利要求8所述的催化剂在由二甲醚制备制汽油的方法中的应用。
CN201810961962.1A 2018-08-22 2018-08-22 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用 Pending CN108946759A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810961962.1A CN108946759A (zh) 2018-08-22 2018-08-22 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810961962.1A CN108946759A (zh) 2018-08-22 2018-08-22 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108946759A true CN108946759A (zh) 2018-12-07

Family

ID=64473624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810961962.1A Pending CN108946759A (zh) 2018-08-22 2018-08-22 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108946759A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111375443A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中国科学院广州能源研究所 一种用于低氢碳比合成气一步法制芳烃的铁基催化剂及其制备方法和应用
CN112694100A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 中国石油化工股份有限公司 Fe-ZSM-5分子筛、制备方法及其应用
CN115920947A (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 中触媒新材料股份有限公司 一种Co@Silicalite-1低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101125665A (zh) * 2007-08-08 2008-02-20 华陆工程科技有限责任公司 液相晶化法制备sapo-34分子筛的方法
US20100048382A1 (en) * 2006-11-02 2010-02-25 China Petroleum & Chemical Corporation toluene selective disproportionation catalyst
CN103183359A (zh) * 2013-03-20 2013-07-03 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种纳米级FeZSM-5分子筛及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100048382A1 (en) * 2006-11-02 2010-02-25 China Petroleum & Chemical Corporation toluene selective disproportionation catalyst
CN101125665A (zh) * 2007-08-08 2008-02-20 华陆工程科技有限责任公司 液相晶化法制备sapo-34分子筛的方法
CN103183359A (zh) * 2013-03-20 2013-07-03 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种纳米级FeZSM-5分子筛及其制备方法和应用

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111375443A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中国科学院广州能源研究所 一种用于低氢碳比合成气一步法制芳烃的铁基催化剂及其制备方法和应用
CN112694100A (zh) * 2019-10-22 2021-04-23 中国石油化工股份有限公司 Fe-ZSM-5分子筛、制备方法及其应用
CN112694100B (zh) * 2019-10-22 2023-01-24 中国石油化工股份有限公司 Fe-ZSM-5分子筛、制备方法及其应用
CN115920947A (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 中触媒新材料股份有限公司 一种Co@Silicalite-1低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106622359B (zh) 一种ssz-39/zsm-5复合分子筛及其合成方法和应用
CN100551530C (zh) 一种双微孔沸石及其制备方法
CN108946759A (zh) 纳米FeZSM-5分子筛的制备方法及由其制备的催化剂及其应用
CN106890672B (zh) 一种甲醇转化制轻烯烃催化剂及其制备方法和应用
CN108658093A (zh) 一种多级孔zsm-5分子筛的制备方法及其应用
CN102125870B (zh) 一种重质油催化裂化催化剂的制备方法
CN106475134B (zh) 一种水滑石为壳/分子筛为核的核壳催化剂及其制备和应用
CN101172246A (zh) 甲醇转化制丙烯催化剂的制备方法
CN105174286B (zh) 一种高比例aei/cha共晶分子筛的制备方法
CN102811814A (zh) 单环芳香族烃制造用催化剂及单环芳香族烃的制造方法
CN106732762A (zh) 一种金属改性的sapo-34分子筛及其制备方法与应用
CN102548937A (zh) 使用uzm-35来进行烃的催化裂化的方法
WO2013091335A1 (zh) 甲醇和/或二甲醚制取乙烯丙烯的催化剂、其制法及应用
CN101190791A (zh) Zsm-5/丝光沸石共生分子筛的制备方法
CN111036281A (zh) 一种催化裂化助剂及其制备方法
CN104437594A (zh) 低磨耗甲醇制芳烃流化床催化剂及其制备方法
CN109701627B (zh) 含尖晶石结构的复合催化剂及其在合成气一步法制烯烃的应用
CN101279280B (zh) 由甲醇转化制丙烯的催化剂
CN106565406A (zh) 一步法制备均四甲苯的方法
CN109437230B (zh) 一种制备复合分子筛的方法
Taj et al. Synthesis and catalytic activity of IM-5 zeolite as naphtha cracking catalyst for light olefins: a review
CN107185586A (zh) 多产丙烯和异戊烯的催化裂化助剂及其制备方法和应用
CN101190864B (zh) 用于催化裂解制乙烯丙烯的催化剂
CN103771439A (zh) 利用硅藻土制备Beta沸石分子筛的方法
CN110721734B (zh) 烯烃齐聚制备航油并联产汽油的催化剂及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181207