改性ZSM分子筛上苯和甲醇烷基化反应研究

摘要

目前我国的对二甲苯市场仍然存在很大的缺口，同时甲醇和苯的储量日益增长。所以，探究苯和甲醇烷基化催化剂对制备对二甲苯具有非常重要的意义。但是，对于烷基化催化剂稳定性的研究较少，因此，本文集中研究提高ZSM-5的寿命。
　　为了提高ZSM-5分子筛在催化苯、甲醇烷基化反应中的稳定性，本文对ZSM-5分子筛进行改性处理，其中改性方法包括:水热处理和酸洗处理、P元素浸渍负载、金属La交换负载。在固定床反应器上对改性ZSM-5进行稳定性的研究，探讨了不同改性方法对ZSM-5寿命的影响。本文首先在不同Si/Al的ZSM-5中筛选出最适宜苯和甲醇烷基化的ZSM-5。结果显示:Si/Al为120的ZSM-5(120HZSM-5)催化性能最佳。在此基础上，对120HZSM-5进行水热处理及酸洗处理改性，获得水热+酸处理ZSM-5，对其进行了长周期稳定性考察。结果表明:该催化剂的寿命从85h提高到了450h。苯的转化率依然维持在52％左右，甲苯收率在31％左右，二甲苯收率较原粉由18％下降至16％。之后，在水热+酸洗处理ZSM-5的基础上，对催化剂的活性组分进行优化，确定了最佳的负载量:P含量0.1wt％，即0.1PZSM-5。对其进行长周期实验，获得结果:单程寿命达到576h，苯的稳定转化率达到51％，甲苯稳定收率在31％，二甲苯稳定收率在18％。最后，在0.1PZSM-5基础上，对催化剂的两种活性组分进行优化，确定了两活性组分的最佳组合:P含量0.8wt％，La含量1.0wt％。对其进行长周期实验，获得结果:催化剂的单程寿命达到960h。苯的稳定转化率达到50％，甲苯的稳定收率达到31％，二甲苯的稳定收率达到16％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 苯和甲醇反应的研究现状及研究进展

1．2．1 苯、甲醇烷基化反应工艺条件的研究进展

1．2．2 苯、甲醇烷基化反应催化剂的发展现状及研究进展

1．3 ZSM-5分子筛的结构及改性

1．3．2 ZSM-5分子筛的应用

1．3．3 ZSM-5分子筛的改性方法

1．3．4 ZSM-5分子筛的失活

1．4 本课题选题依据及主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 原料试剂与仪器

2．2 催化剂的制备

2．2．1 水热处理+酸洗

2．2．2 P元素负载

2．2．3 La元素负载

2．3 催化剂的表征

2．3．3 扫描电镜(SEM)

2．3．4 核磁共振(NMR)

2．4 催化剂性能评价

2．4．1 实验装置

2．4．2 产物分析

2．4．3 实验数据处理方法

第三章 不同Si／Al的ZSM-5对苯和甲醇烷基化的影响及最优ZSM-5筛选

3．1 最佳HZSM-5硅铝比的选择

3．2 HZSM-5的稳定性研究

第四章 水热处理及酸洗对ZSM-5催化性能的影响

4．1 水热酸洗处理ZSM-5对苯和甲醇烷基化的影响

4．2 烧炭处理ZSM-5对苯和甲醇烷基化的影响

第五章 磷、镧双组分负载对ZSM-5的催化性能影响

5．1 改性处理顺序的判定

5．2 P负载对ZSM-5分子筛催化性能的影响

5．2．1 P负载在不同空速下对ZSM-5催化性能的影响

5．2．2 P负载在相同空速条件下对ZSM-5催化性能的影响

5．2．3 空速对ZSM-5分子筛催化性能的影响

5．2．4 PZSM-5催化剂在高空速下的稳定性研究

5．2．5 PZSM-5催化剂在苯、甲醇烷基化反应中的稳定性研究

5．3 磷、镧负载ZSM-5对苯和甲醇烷基化的影响

5．3．1 在0．1wt％P负载下，不同La负载量对苯和甲醇反应的影响

5．3．2 在1．0wt％La负载下，不同P负载量对苯和甲醇反应的影响

5．4 改性处理对ZSM-5分子筛的催化性能影响

第六章 总结

参考文献

致谢

作者和导师介绍