本发明专利技术公开一种P-Si-IM-5分子筛，其中，该P-Si-IM-5分子筛含有H-IM-5分子筛和负载在该H-IM-5分子筛上的磷元素和硅元素，且以H-IM-5分子筛为100重量份为基准，以P2O5计含5-15重量份的磷元素，以SiO2计含5-25重量份的硅元素。本发明专利技术还公开了该P-Si-IM-5分子筛的制备方法，以及该方法制得的P-Si-IM-5分子筛，还公开了含有该P-Si-IM-5分子筛的催化剂。本发明专利技术还公开了在该P-Si-IM-5分子筛和/或该催化剂存在下的甲苯与甲醇烷基化反应的方法。该分子筛和催化剂的使用提高了甲苯与甲醇烷基化反应中对二甲苯选择性。
【技术实现步骤摘要】
一种P-Si-IM-5分子筛及其催化剂的制备与应用
本专利技术涉及一种P-Si-IM-5分子筛及其催化剂的制备与应用，具体地，涉及一种含有P和Si元素的H-IM-5分子筛及其制备方法和由该方法得到的P-Si-IM-5分子筛，还涉及一种含有P-Si-IM-5分子筛的催化剂，另外还涉及一种在P-Si-IM-5分子筛和/或含P-Si-IM-5分子筛的催化剂存在下的甲苯与甲醇烷基化反应的方法。
技术介绍
甲苯甲醇烷基化反应是具有很高的工业应用价值的化学反应，可以使价格低廉的甲苯和甲醇，合成为价值更高的二甲苯，特别是生成重要的基本有机原料——对二甲苯。20世纪70年代美国Mobil公司开发出了ZSM-5择形分子筛。由于ZSM-5分子筛具有良好的热稳定性和水热稳定性，且孔道直径与对二甲苯分子的大小接近，有利于对二甲苯的扩散，因此使甲苯与甲醇烷基化高选择性地制备对二甲苯成为可能。但以ZSM-5分子筛作为催化剂活性组元时，具有以下缺点：ZSM-5分子筛的甲苯转化率较低，仅为28~35%；ZSM-5分子筛的外表面酸性位使对二甲苯发生异构化，降低了对位产物的收率；二甲苯的歧化反应和烷基化反应使二甲苯选择性下降。为提高对二甲苯的选择性，人们对ZSM-5分子筛进行了改性处理。US4950835公开了一种用单烷基苯和C1-C4烯烃或烷醇的混合物与Si/HZSM-5分子筛催化剂相接触制备对烷基苯的方法，其特征在于，所述Si/HZSM-5分子筛是通过沉积由在HZSM-5催化剂的表面以气相硅源分解获得的硅的沉积物制备的，所述硅的沉积物基本上不堵塞所述HZSM-5催化剂的孔道。在其中甲苯与甲醇烷基化反应利用的实例中，甲苯转化率为8.64-13.55%，二甲苯选择性为67.30-74.05%，对二甲苯选择性63.42-71.15%。US6504072B1公开了一种甲苯烷基化选择生产对二甲苯的方法，该方法包括将甲苯与甲醇在烷基化条件下反应，存在的催化剂含有多孔结晶材料，该材料对于2,2二甲基丁烷在120℃和压力60托（8kPa）时测得的扩散参数为0.1-15s-1，其中，所述多孔结晶材料在调节达到所述的扩散参数值前至少在95℃温度下水蒸汽处理。在实例中，所述多孔结晶材料为ZSM-5或ZSM-11，用氧化物改性，主要用磷改性；实例中也使用了镧、硼和镁改性，改性后的催化剂的催化性能，甲苯转化率9-34%，二甲苯选择性86-98%。此外人们还在寻找比ZSM-5分子筛有更好催化性能的催化材料。IM-5分子筛是由法国（IFP公司）的Benazzi等人首先合成的，它具有10元环二维孔道结构，良好的热和水热稳定性，在FCC、尾气脱氮、加氢裂化等方面都有应用，催化性能显著。US6306286B1公开了一种催化剂组合物，该组合物包括：I.至少一种IM-5-P分子筛（含有硅和至少一种添加选自Al、Fe、Ga、Ti和B的骨架元素），并且P含量不超过10重量%；II.至少一种有八面沸石结构的Y分子筛；和III.至少一种基质。所述催化剂用于催化裂化。CN1214962A公开了使用改善含有10个以上碳原子的链烷烃物料流点的方法，包括在温度170-500℃、压力1-250巴和每小时体积速度0.05-100h-1条件下，在每升物料50-2000升氢的存在下将待处理物料与以IM-5沸石为主要成分的催化剂和至少一种加氢-脱氢元素进行接触。该专利技术还可以在催化剂中含有磷，以相对于载体的五氧化二磷表示的磷含量低于15重量%。CN102040460A公开了一种甲苯甲醇甲基化反应的方法，包括：将甲苯和甲醇与含有HIM-5分子筛的催化剂接触反应，其中HIM-5分子筛的SiO2/Al2O3摩尔比为20-150。该专利技术中在进行甲苯甲醇甲基化反应过程中，HIM-5分子筛的催化性能为：甲苯转化率、对二甲苯选择性和二甲苯选择性分别为53.38-55.12%、21.71-21.74%和68.80-69.75%；HIM-5分子筛制成的催化剂的催化性能为：甲苯转化率、对二甲苯选择性和二甲苯选择性分别为49.96-51.49%、22.19-22.87%和78.64-78.92%。CN102205251A公开了一种用于甲苯烷基化反应的磷改性的IM-5分子筛，其以P2O5计的磷含量为5-9质量%。在甲苯烷基化制取二甲苯的反应中，该分子筛的催化性能为：甲苯转化率为23.28-33.90%，对二甲苯选择性为24.49-30.91%和二甲苯选择性为100%。用该分子筛制备的催化剂的催化性能为：甲苯转化率为23.39-34.64%，对二甲苯选择性为24.84-31.50%和二甲苯选择性为100%。由此可见，虽然已有技术中使用IM-5分子筛及其改性分子筛能够比ZSM-5分子筛有更好的甲苯转化率和二甲苯选择性，但是在实际工业生产中，更希望甲苯和甲醇合成生产更多的对二甲苯，但已有技术中对二甲苯选择性均不高，因此，需要提高甲苯甲醇烷基化反应中对二甲苯的选择性的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高甲苯甲醇烷基化反应中对二甲苯的选择性，提供一种P-Si-IM-5分子筛及其催化剂的制备与应用。本专利技术的专利技术人在研究中发现，用P和Si元素改性H-IM-5分子筛得到P-Si-IM-5分子筛，该分子筛在进行甲苯和甲醇烷基化催化反应过程中，能够改进该反应的对二甲苯选择性；同时用P-Si-IM-5分子筛作为活性组分制备成的催化剂，也能够有提高对二甲苯选择性的作用，由此完成本专利技术。为了实现上述目的，本专利技术提供一种P-Si-IM-5分子筛，其特征在于，该P-Si-IM-5分子筛含有H-IM-5分子筛和负载在该H-IM-5分子筛上的磷元素和硅元素，且以H-IM-5分子筛为100重量份为基准，以P2O5计含5-15重量份的磷元素，以SiO2计含5-25重量份的硅元素。本专利技术还提供一种P-Si-IM-5分子筛的制备方法，该方法包括：（1）将含有含磷化合物的水溶液与H-IM-5分子筛接触，得到P-IM-5分子筛；（2）将含硅化合物与所述P-IM-5分子筛接触，得到P-Si-IM-5分子筛。本专利技术还提供一种由上述本专利技术提供的P-Si-IM-5分子筛的制备方法得到的P-Si-IM-5分子筛。本专利技术还提供一种催化剂，其特征在于，该催化剂含有以所述催化剂的总重量为基准，30-90重量%的P-Si-IM-5分子筛和10-70重量%的粘结剂，所述P-Si-IM-5分子筛为上述本专利技术提供的P-Si-IM-5分子筛或用上述本专利技术提供的P-Si-IM-5分子筛的制备方法得到的P-Si-IM-5分子筛。本专利技术还提供一种甲苯甲醇烷基化的方法，该方法包括：在烷基化反应条件下，在P-Si-IM-5分子筛和/或含P-Si-IM-5分子筛的催化剂存在下，将甲苯与甲醇接触，其特征在于，所述P-Si-IM-5分子筛为上述本专利技术提供的P-Si-IM-5分子筛或用上述本专利技术提供的P-Si-IM-5分子筛的制备方法得到的P-Si-IM-5分子筛，所述含P-Si-IM-5分子筛的催化剂为上述本专利技术提供的催化剂。通过上述技术方案，使用P-Si-IM-5分子筛和含有P-Si-IM-5分子筛的催化剂进行甲苯甲醇烷基化反应时，能够有效地提高对二甲苯的选择性。如实施例7中，用P-Si-IM-5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种P?Si?IM?5分子筛，其特征在于，该P?Si?IM?5分子筛含有H?IM?5分子筛和负载在该H?IM?5分子筛上的磷元素和硅元素，且以H?IM?5分子筛为100重量份为基准，以P2O5计含5?15重量份的磷元素，以SiO2计含5?25重量份的硅元素。
【技术特征摘要】
1.一种P-Si-IM-5分子筛，其特征在于，该P-Si-IM-5分子筛含有H-IM-5分子筛和负载在该H-IM-5分子筛上的磷元素和硅元素，且以H-IM-5分子筛为100重量份为基准，以P2O5计含5-15重量份的磷元素，以SiO2计含5-25重量份的硅元素。2.根据权利要求1所述的分子筛，其中，以H-IM-5分子筛为100重量份为基准，该P-Si-IM-5分子筛含有以P2O5计5-10重量份的磷元素，以SiO2计5-20重量份的硅元素。3.根据权利要求1或2所述的分子筛，其中，所述H-IM-5分子筛的SiO2：Al2O3的摩尔比为20-150：1。4.一种P-Si-IM-5分子筛的制备方法，该方法由以下步骤组成：(1)将含有含磷化合物的水溶液与H-IM-5分子筛接触，得到P-IM-5分子筛；(2)将含硅化合物与所述P-IM-5分子筛接触，得到P-Si-IM-5分子筛；其中，将含硅化合物与所述P-IM-5分子筛接触的方式为类气相硅沉积；所述类气相硅沉积的条件包括：所述含硅化合物以浓度为1-5mol/L的含硅化合物的环己烷或正己烷溶液形式使用，相对于1g所述P-IM-5分子筛，所述含有含硅化合物的环己烷或正己烷溶液的用量为0.8-2mL，类气相硅沉积的温度为50-200℃，类气相硅沉积的时间为2-10小时。5.根据权利要求4所述的方法，其中，将含有含磷化合物的水溶液与H-IM-5分子筛接触的方式为浸渍。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述浸渍为等体积浸渍，含有...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，陈俊文，王永睿，慕旭宏，舒兴田，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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