ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化制甲苯反应的研究

摘要

甲苯和对二甲苯作为聚酯纤维、合成树脂等的原材料，其下游产品广泛应于众多化工行业，随着聚酯纤维行业生产规模的不断扩大，市场对甲苯和二甲苯的需求量也日益增长。我国石油化工和煤化工行业每年都会生产大量的苯和甲醇，这使得国内苯和甲醇供给相对过剩，故以甲醇作为一种廉价易得的烷基化试剂，通过苯和甲醇烷基化反应，制备高纯甲苯和二甲苯，既完成了对过剩资源的充分利用，又实现了苯的就地利用，为芳烃联合装置的扩大再生产打了基础。 本论文在固定床反应器上研究了ZSM-11分子筛及其改性分子筛催化剂催化苯与甲醇烷基化反应的催化性能。 首先以ZSM-11分子筛为研究对象，在不同（NaOH溶液浓度、温度、时间、液固比）条件下对ZSM-11分子筛进行碱处理脱硅，并将改性前后的分子筛催化剂应用于苯与甲醇烷基化反应，得到了碱处理ZSM-11分子筛引入介孔的最优条件，结果表明，在一定条件下，NaOH溶液碱处理ZSM-11分子筛会引入介孔，使分子筛形成微孔-介孔结构，从而提高分子筛催化苯与甲醇烷基化反应性能。 其次，分别用柠檬酸、草酸、硼酸、磷酸对ZSM-11分子筛进行酸处理脱铝改性，考察了不同酸处理浓度对分子筛的结构、酸性及催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响。结果表明柠檬酸、草酸脱铝改性ZSM-11分子筛可有效脱除分子筛的骨架铝及非骨架铝，极大改善分子筛对苯与甲醇烷基化反应的催化性能。 最后，通过酸碱复合的方法改性ZSM-11分子筛，并利用扫描电镜（FE-SEM）、氮气吸脱附、X射线衍射（XRD）、氨程序升温（NH3-TPD）、傅里叶红外（FT-IR）、热重（TG）等表征手段对改性及合成的催化剂加以表征说明，深入探讨了催化剂的理化性质。优化了改性后的ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化反应时所需工艺条件，反应后甲苯选择性可达到 86.46%，甲苯和二甲苯总选择性可达到 97.44%，且连续反应 120 h后催化活性依然稳定。

目录

第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 苯与甲醇烷基化反应概述

1.3 ZSM-5沸石分子筛

1.4 ZSM-11沸石分子筛

1.5 沸石分子筛改性方法

1.6 主要研究工作

第2章 实验部分

2.1 实验药品和器材

2.2催化剂的制备

2.3 催化剂表征

2.4 实验装置及催化剂的评价

2.5 小结

第3章 ZSM-11分子筛碱处理改性条件优化

3.1引言

3.2不同改性条件对分子筛性能的影响

3.3小结

第4章 纳米ZSM-11分子筛脱铝改性及其催化苯与甲醇烷基化制甲苯反应性能研究

4.1引言

4.2柠檬酸改性ZSM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应

4.3草酸改性ZSM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应

4.4硼酸改性ZSM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应

4.5磷酸改性ZSM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应

4.6不同种类酸处理对ZSM-11分子筛改性结果的比较

4.7小结

第5章 脱硅脱铝处理改性Z SM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应性能研究

5.1引言

5.2 催化剂的制备

5.3 催化剂活性评价

5.4 分子筛及催化剂的表征

5.5 改性前后催化剂催化性能的比较

5.6不同柠檬酸浓度对催化剂催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响

5.7不同温度对催化剂催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响

5.8不同空速对催化剂催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响

5.9 小结

结论

参考文献

致谢

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