一种催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于催化剂制备，具体涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机胺是一类重要的化工原料，它广泛应用于国民经济中的各个方面，是很多工业化学品的基本原料。其中，一甲胺是一种重要的有机胺，其可与γ-丁内酯反应后经脱水生成n—甲基吡咯烷酮(nmp)，nmp在锂电池正极粘结剂(pvdf)的配套溶剂中得到广泛应用。近年来，锂电市场的火爆带动了对上游原料一甲胺的需求激增。一甲胺在制备nmp行业占比已达到60％以上，此外还涉及电子类化学品、助剂、化工中间体、制药等其他行业。

2、目前，工业上甲胺的合成是以甲醇和液氨为原料，在高温高压，催化剂存在的条件下通过气固催化首先得到甲胺混合物，后续再采用一定的分离工艺得到一、二、三甲胺纯品。然而，传统的甲胺催化剂受热力学平衡限制，反应器出口产物组成以三甲胺居多，为了多采一甲胺，工业上常常将过量的三甲胺循环返料，这造成了大量物料在整个系统内“空转”，从而使得后续分离的能耗过高，经济性较差。为此很多研究人员将目光聚焦在了以沸石分子筛为主的择形催化剂上，企图利用分子筛的限域作用打破甲醇胺化反应的热力学平衡，从而实现多产一甲胺的目的，然而沸石分子筛的转化率低的特性限制了其在实际工业场景中的大规模应用。

3、因此，开发具有高转化率且能提高一甲胺选择性的催化剂意义重大。

技术实现思路

1、本发明提供了一种催化剂，用于解决现有技术中的甲醇转化率低且一甲胺选择性低的问题。

2、本发明提供一种催化剂的制备方法，方法简单易行，可操作性高，能够制备具有高甲醇转化率和一甲胺选择性的催化剂。

3、本发明还提供一种催化剂的应用，用于提高以甲醇和液氨为原料生产一甲胺时的甲醇转化率和一甲胺选择性。

4、一方面，本发明提供一种催化剂，包括第一活性成分和第二活性成分；

5、其中，所述第一活性成分包括非晶硅铝氧化物和负载在所述非晶硅铝氧化物的至少部分表面的第一金属的氧化物，所述第一金属包括过渡金属和/或碱土金属；所述第一活性成分的比表面积不低于350m2/g，表面酸度为0.02-0.5mmol/g；

6、所述第二活性成分包括第二金属离子交换的沸石分子筛，所述第二金属包括钾、钙、钠和镁中的至少一种；所述第二活性成分的孔径为2-50nm。

7、进一步地，所述第一活性成分和所述第二活性成分的质量比为(70-99)：(1-30)。

8、进一步地，所述非晶硅铝氧化物的化学式为xal2o3·ysio2，其中0.49≤x≤0.99，0.001≤y≤0.67。

9、进一步地，所述非晶硅铝氧化物和所述第一金属的质量比为100：(1-20)。

10、进一步地，所述沸石分子筛和所述第二金属的摩尔比为(0.01-10)：1。

11、进一步地，所述催化剂的粒径为10-40目。

12、进一步地，所述第一金属包括镁、钙、钡、钾、铈、锆和锌中的至少一种。

13、进一步地，所述沸石分子筛为铵型和/或氢型沸石分子筛；和/或，

14、所述沸石分子筛包括丝光沸石、spao-11、spao-14、sapo-34、zsm-5、ssz-13、β分子筛中的至少一种。

15、另一方面，本发明提供一种上述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)将硅源溶液滴加至铝源溶液中并调节ph值为7-10，进行老化处理后洗涤至中性，依次进行第一干燥处理和第一焙烧处理，得到比表面积不低于350m2/g的非晶硅铝氧化物；

17、(2)将第一金属盐溶液加至所述非晶硅铝氧化物中，边滴边搅拌，然后依次进行陈化处理和第二焙烧处理，得到表面酸度为0.02-0.5mmol/g的第一活性成分；所述第一金属盐包括过渡金属和/或碱土金属盐中的至少一种；

18、(3)将沸石分子筛加入第二金属盐溶液中，依次进行离子交换处理、第二干燥处理和第三焙烧处理，得到孔径为2-50nm的第二活性成分；所述第二金属盐包括钾盐、钠盐、钙盐、镁盐中的至少一种；

19、(4)将所述第一活性成分和所述第二活性成分混合均匀，进行破碎处理，得到催化剂。

20、再一方面，本发明提供一种上述的催化剂和上述制备方法制得的催化剂在以甲醇和液氨为原料生产一甲胺中的应用。

21、本发明提供了一种包括第一活性成分和第二活性成分的催化剂，第一活性成分包括非晶硅铝氧化物和负载在非晶硅铝氧化物的至少部分表面的第一金属的氧化物，第一金属包括过渡金属和/或碱土金属；第一活性成分的比表面积不低于350m2/g，表面酸度为0.02-0.5mmol/g；第二活性成分包括第二金属离子交换的沸石分子筛，第二金属包括钾、钙、钠和镁中的至少一种；第二活性成分的孔径为2-50nm；通过上述特定金属对两种活性成分分别进行特定的修饰与改性，实现了第一活性成分提高甲醇转化率和第二活性成分提高一甲胺选择性，使制备得到的催化剂能在维持较高甲醇转化率的同时具有较好的一甲胺选择性。

1.一种催化剂，其特征在于，包括第一活性成分和第二活性成分；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述第一活性成分和所述第二活性成分的质量比为(70-99)：(1-30)。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述非晶硅铝氧化物的化学式为xal2o3·ysio2，其中0.49≤x≤0.99，0.001≤y≤0.67。

4.根据权利要求1-3任一项所述的催化剂，其特征在于，所述非晶硅铝氧化物和所述第一金属的质量比为100：(1-20)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂，其特征在于，所述沸石分子筛和所述第二金属的摩尔比为(0.01-10)：1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的粒径为10-40目。

7.根据权利要求1-6任一项所述的催化剂，其特征在于，所述第一金属包括镁、钙、钡、钾、铈、锆和锌中的至少一种。

8.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂，其特征在于，所述沸石分子筛为铵型和/或氢型沸石分子筛；和/或，

9.一种权利要求1-8任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种权利要求1-8任一项所述的催化剂或权利要求9所述的制备方法制得的催化剂在以甲醇和液氨为原料生产一甲胺中的应用。