ZSM-5系列分子筛催化剂上苯与甲醇的烷基化反应研究

摘要

甲苯与甲醇在ZSM-5分子筛上发生择形反应生成对二甲苯的工艺已得到广泛研究，但苯与甲醇烷基化反应的报道却不多。苯主要来源于芳烃的异构化及催化重整、煤焦油和乙烯生产工艺的副产物。甲醇是一种廉价易得的化工原料。近年，随着我国新建和拟建甲醇项目的迅速增加，甲醇将大量过剩。因此，利用相对廉价的粗苯和甲醇合成高附加值的甲苯、二甲苯和乙苯等下游产品，不但充分利用了过剩资源，缓解了环保压力，而且具有一定的经济价值和现实意义。 本文对HZSM-5分子筛系列催化剂用于催化苯与甲醇气相烷基化进行了较为深入而系统的研究，并在固定床连续流动微反评价装置上对催化剂的催化性能进行了评价，重点考察了分子筛硅铝比、催化活性组分含量、制备方法与工艺条件、助催化剂等因素对分子筛催化剂用于苯与甲醇烷基化反应催化性能的影响规律，用XRD、BET、TG-DSC、NH<,3>-TPD等表征手段对催化剂的表面性质、结构形态及活性中心与催化性能之间的构效关系进行了探讨。 首先考察了不同硅铝比分子筛的催化性能。结果表明，不同硅铝比的HZSM-5催化剂均具有良好的初始活性，随着HZSM-5分子筛硅铝比的提高，催化剂的酸强度增加，总酸量降低，比表面积和微孔孔径呈相应增大的变化规律，催化剂的催化活性及活性稳定性明显提高，说明高硅铝比的HZSM-5分子筛具有较好的烷基化反应的催化性能。苯与甲醇在HZSM-5分子筛上的烷基化反应是由催化剂的酸性质和自身结构双重作用的结果，催化剂的失活主要由积炭引起的。 制备工艺对催化剂性能影响主要体现在分子筛含量、载体和粘结剂三方面。当催化剂中分子筛含量为60％，高岭土为载体，硅铝溶胶为粘结剂时，催化剂的催化反应效果最好。苯的单程转化率可达 40 ％以上，甲醇的单程转化率达90 ％以上。最后，重点考察了磷、镁改性的两种 HZSM-5 分子筛催化剂用于苯与甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明，在一定的磷、镁负载量范围内，磷、镁改性的ZSM-5分子筛催化性能明显提高，磷、镁的改性主要调变催化剂的酸量、酸强度及其酸中心分布。催化剂的总酸量随磷、镁负载量的增加而降低，从而提高了催化剂的催化活性和活性稳定性。在优化反应条件下，当ZSM-5分子筛催化剂的磷、镁负载量分别为5.0％和1.0％时，其催化活性最高，苯的单程转化率分别达到58.27％和54.92％。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2 ZSM-5分子筛发展历程

1.3 ZSM-5分子筛催化剂研究进展

1.4工艺研究进展

1.5本文选题背景

第二章不同硅铝比HZSM-5分子筛上苯与甲醇的烷基化反应

2.1试验部分

2.2结果与讨论

2.3小结

第三章制备工艺对HZSM-5分子筛上苯与甲醇烷基化反应的影响

3.1试验部分

3.2结果与讨论

3.3小结

第四章改性ZSM-5分子筛的催化性能研究

4.1试验部分

4.2结果与讨论

4.3小结

第五章总结

参考文献

附录