沸石分子筛修饰及其在苯/甲醇烷基化反应中的应用研究

摘要

甲苯作为重要的基本化工中间体和产品，被广泛应用于化工、医药、纺织、印染等领域。目前，甲苯的主要生产途径为煤焦油分馏和石油芳构化。随着我国煤化工的快速发展，市场上苯供应是相对过量，甲醇市场供应充足，采用苯与甲醇烷基化反应生产甲苯，是一种新的甲苯生产途径。提升苯与甲醇烷基化中反应物的转化率和目的产物甲苯的收率，成为该领域内研究者们普遍关注的焦点。针对上述问题，一种高效、经济、环保型的催化剂是研究者们孜孜以求的。 本论文主要研究了ZSM-5分子筛与丝光沸石分子筛的改性，通过XRD、BET、Py-IR等分析手段对催化剂的结构、形貌、酸性等性质进行表征，采用目的产物甲苯的选择性和收率来评价催化体系的性能。主要探讨以下4个方面： （1）通过等体积浸渍法，采用稀土金属Nd和Ce对 HZSM-5进行改性，制备了Nd/HZSM和Ce/HZSM-5负载型分子筛催化剂；采用离子交换法，使用甲酸和柠檬酸对丝光沸石分子筛进行改性，获得H-MOR1和H-MOR2分子筛催化剂。 （2）通过采用 XRD、BET、Py-IR、FT-IR、SEM、NH3-TPD、TG、ICP-AES表征手段对稀土改性 HZSM-5和甲酸改性丝光沸石分子筛进行测试，探讨了上述两类分子筛催化剂的结构、形貌、孔道变化、热稳定性及酸性的变化。 （3）通过在固定床单程管式微反应器上进行催化性能评价。探究了Ce/HZSM-5 分子筛催化剂在苯:甲醇的摩尔比为 1:1、反应压力 1.5MPa、温度400℃、反应时间 3.5h、质量空速 2.5h-1、Ce负载质量分数 4%、催化剂装填量2.5g的条件下，得出转化率苯可达73.72%，甲苯的选择性和收率分别为 56.77%、41.85%。 （4）探究了甲酸改性丝光沸石分子筛（H-MOR1）催化剂在反应时间 3.0h，反应压力为常压、WHSV=2.0h-1下，反应温度 400℃、苯/甲醇的摩尔比1:1、甲酸处理量为 1mol/L的条件下。得出了苯的转化率为 48.44%，甲苯的选择性和收率分别为89.31%、43.26%。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 沸石分子筛的改性研究

1.3 苯/甲醇烷基化主要反应过程及催化机理

1.4 论文选题及研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验药品试剂与仪器设备

2.2 催化剂的制备

2.3 催化剂的表征

2.4 催化反应活性评价

2.5 小结

第3章 改性HZSM-5分子筛表征及其催化性能研究

3.1 前言

3.2 改性HZSM-5分子筛的表征

3.3 改性HZSM-5分子筛对苯/甲醇烷基化反应的影响

3.4 小结

第4章 改性丝光沸石分子筛表征及其催化性能研究

4.1 前言

4.2 改性丝光沸石分子筛表征

4.3 改性丝光沸石分子筛对苯/甲醇烷基化反应的影响

4.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间所发表的学术论文目录