一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及重芳烃轻质化催化剂的制备，尤其涉及一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、目前，c9+重芳烃利用率较低，除少量用作溶剂外，其余大部分都作为劣质燃料燃烧掉。c9+重芳烃这种低质量的利用方式，不仅浪费了资源，而且劣质燃料的燃烧对自然环境以及动植物和人体的健康存在很大的危害。同时，苯、甲苯和二甲苯是仅次于乙烯和丙烯的重要有机化工原料。因此如何高质量的利用这些重芳烃资源，将其轻质化转化生成多甲基芳烃产品已成为国内外芳烃技术领域的重要课题之一。

3、现有技术中重芳烃轻质化的方法包括：热加氢脱烷基法、催化加氢脱烷基法和催化加氢裂解法。其中，热加氢脱烷基法反应温度较高，一般为700～800℃，因此对反应器材质要求高，能耗高，因此该方法利用率较低。催化加氢脱烷基法和催化加氢裂解法是最为常用的方法，其有着较高的轻质芳烃(苯、甲苯、二甲苯)的反应活性和选择性，然而这两种方法的关键在于高效催化剂和催化工艺的开发。目前的催化剂主要是以分子筛为载体，负载贵金属为活性组分，而以廉价金属或金属氧化物为活性组分的催化剂的催化活性较低，因此使得目前催化剂的催化成本较高。同时，利用现有技术的中的贵金属为活性组分的催化剂进行催化反应时，催化反应的温度较高，多甲基芳烃收率较低，且催化剂的寿命较短。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂及其制备方法与应用。提供了一种以多种非贵金属氧化物为活性组分的催化剂，催化活性和选择性较高，且催化寿命长。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂，所述催化剂以hzsm-5为载体，负载双金属氧化物la-x-mmo为活性组分；其中金属x为mg、zn和cu中的一种；

4、金属la与载体的质量比为5％～8％:1；金属x与载体的质量比为0.4％～4％：1。

5、本发明的第二个方面，提供上述重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

6、将硝酸镧和金属x的硝酸盐加入到稀氨水溶液中，反应完成后，将的hzsm-5载体加入到混合溶液中，静置后进行除水干燥，后煅烧得到重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂。

7、本发明的第三个发面，提供一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的方法，包括：带有乙基、丙基的c9a或c10a重芳烃与甲醇在催化剂的催化下发生反应，得到苯、甲苯和二甲苯，其中催化剂为第一方面的所述催化剂或者第二方面所述的制备方法制备的催化剂。

8、本发明的有益效果在于：

9、(1)本发明中提供了一种以多种非贵金属氧化物为活性组分的催化剂，催化活性和选择性较高，单程转化率达到80％以上，轻质芳烃(苯、甲苯、二甲苯)收率达75％以上，且通过重质芳烃轻质化反应评价，本发明提供的催化剂在评价300h后，依旧具有良好的催化活性及选择性，催化寿命长。

10、(2)重芳烃轻质化的主反应为脱烷基反应，例如：重质芳烃中所含的乙基苯、二乙苯或甲乙基苯等会脱去乙基，正丙苯、异丙苯、甲丙基苯等脱去丙基生成苯、甲苯、二甲苯。负载金属的沸石催化剂在重质芳烃脱烷基中表现出优秀的活性、选择性、稳定性。其中稀土金属镧在重芳烃轻质化过程中表现出良好的催化活性，此外la与其他金属的协调相互作用，可以提高重质芳烃轻质化的效果，通过使用本发明的催化剂，可以降低催化剂的生产成本，提高重质芳烃的利用效率，实现企业的增产增效。

技术特征：

1.一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂，其特征在于，所述催化剂以hzsm-5为载体，负载双金属氧化物la-x-mmo为活性组分；其中金属x为mg、zn和cu中的一种；

2.如权利要求1所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂，其特征在于，所述金属x为mg时，金属mg与载体的质量比为0.4％～1.40％，优选为0.86％～1.40％。

3.如权利要求1所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂，其特征在于，所述金属x为zn时，金属zn与载体的质量比为1.16％～3.80％，优选为2.33％～3.80％；

4.权利要求1～3任一项所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸镧和金属x的硝酸盐的摩尔比为1:0.5～1；

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，反应的时间为1～2h，优选为1h；

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，煅烧的温度为500～600℃，优选为550℃；

8.一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的方法，其特征在于，包括：带有乙基、丙基的c9a或c10a重芳烃与甲醇在催化剂的催化下发生反应，得到苯、甲苯和二甲苯，其中催化剂为权利要求1～3任一项所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂或者权利要求4～7任一项所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂的制备方法制备的催化剂。

9.如权利要求8所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的方法，其特征在于，所述乙基、丙基的c9a或c10a重芳烃包括对甲基乙苯、丙苯、2,4-二甲基乙苯和对甲基丙苯，优选为2,4-二甲基乙苯；

10.如权利要求8所述的重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的方法，其特征在于，反应的条件为：反应压力为0.8～1.2mpa，反应温度为320～350℃，原料带有乙基、丙基的c9a或c10a重芳烃与甲醇的空速0.5～1h-1。

技术总结
本发明涉及重芳烃轻质化催化剂的制备技术领域，尤其涉及一种重芳烃轻质化生产多甲基芳烃的催化剂及其制备方法与应用。催化剂以HZSM‑5为载体，负载双金属氧化物La‑X‑MMO为活性组分；其中金属X为Mg、Zn和Cu中的一种；金属La与载体的质量比为5％～8％:1；金属X与载体的质量比为0.4％～4％。本发明中提供了一种以多种非贵金属氧化物为活性组分的催化剂，催化活性和选择性较高，单程转化率达到80％以上，轻质芳烃(苯、甲苯、二甲苯)收率达75％以上，且通过重质芳烃轻质化反应评价，本发明提供的催化剂在评价300h后，依旧具有良好的催化活性及选择性，催化寿命长。

技术研发人员：张强,曲延涛,马延春,邵峻岩
受保护的技术使用者：济南新材料产业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6