ZSM-5系列分子篩催化劑上苯與甲醇的烷基化反應研究.pdf

1、甲苯與甲醇在ZSM-5分子篩上發(fā)生擇形反應生成對二甲苯的工藝已得到廣泛研究，但苯與甲醇烷基化反應的報道卻不多。苯主要來源于芳烴的異構化及催化重整、煤焦油和乙烯生產工藝的副產物。甲醇是一種廉價易得的化工原料。近年，隨著我國新建和擬建甲醇項目的迅速增加，甲醇將大量過剩。因此，利用相對廉價的粗苯和甲醇合成高附加值的甲苯、二甲苯和乙苯等下游產品，不但充分利用了過剩資源，緩解了環(huán)保壓力，而且具有一定的經濟價值和現實意義。 本文對HZSM-

2、5分子篩系列催化劑用于催化苯與甲醇氣相烷基化進行了較為深入而系統(tǒng)的研究，并在固定床連續(xù)流動微反評價裝置上對催化劑的催化性能進行了評價，重點考察了分子篩硅鋁比、催化活性組分含量、制備方法與工藝條件、助催化劑等因素對分子篩催化劑用于苯與甲醇烷基化反應催化性能的影響規(guī)律，用XRD、BET、TG-DSC、NH<,3>-TPD等表征手段對催化劑的表面性質、結構形態(tài)及活性中心與催化性能之間的構效關系進行了探討。 首先考察了不同硅鋁比分子篩的

3、催化性能。結果表明，不同硅鋁比的HZSM-5催化劑均具有良好的初始活性，隨著HZSM-5分子篩硅鋁比的提高，催化劑的酸強度增加，總酸量降低，比表面積和微孔孔徑呈相應增大的變化規(guī)律，催化劑的催化活性及活性穩(wěn)定性明顯提高，說明高硅鋁比的HZSM-5分子篩具有較好的烷基化反應的催化性能。苯與甲醇在HZSM-5分子篩上的烷基化反應是由催化劑的酸性質和自身結構雙重作用的結果，催化劑的失活主要由積炭引起的。 制備工藝對催化劑性能影響主要體現

4、在分子篩含量、載體和粘結劑三方面。當催化劑中分子篩含量為60％，高嶺土為載體，硅鋁溶膠為粘結劑時，催化劑的催化反應效果最好。苯的單程轉化率可達 40 ％以上，甲醇的單程轉化率達90 ％以上。最后，重點考察了磷、鎂改性的兩種 HZSM-5 分子篩催化劑用于苯與甲醇烷基化反應的催化性能。結果表明，在一定的磷、鎂負載量范圍內，磷、鎂改性的ZSM-5分子篩催化性能明顯提高，磷、鎂的改性主要調變催化劑的酸量、酸強度及其酸中心分布。催化劑的總酸量隨