ZSM-5系列分子篩催化劑上苯與甲醇的烷基化反應(yīng)研究.pdf

1、甲苯與甲醇在ZSM-5分子篩上發(fā)生擇形反應(yīng)生成對(duì)二甲苯的工藝已得到廣泛研究，但苯與甲醇烷基化反應(yīng)的報(bào)道卻不多。苯主要來源于芳烴的異構(gòu)化及催化重整、煤焦油和乙烯生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物。甲醇是一種廉價(jià)易得的化工原料。近年，隨著我國(guó)新建和擬建甲醇項(xiàng)目的迅速增加，甲醇將大量過剩。因此，利用相對(duì)廉價(jià)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(chǎn)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(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文對(duì)HZSM-

2、5分子篩系列催化劑用于催化苯與甲醇?xì)庀嗤榛M(jìn)行了較為深入而系統(tǒng)的研究，并在固定床連續(xù)流動(dòng)微反評(píng)價(jià)裝置上對(duì)催化劑的催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，重點(diǎn)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(duì)分子篩催化劑用于苯與甲醇烷基化反應(yīng)催化性能的影響規(guī)律，用XRD、BET、TG-DSC、NH<,3>-TPD等表征手段對(duì)催化劑的表面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形態(tài)及活性中心與催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了探討。 首先考察了不同硅鋁比分子篩的

3、催化性能。結(jié)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(qiáng)度增加，總酸量降低，比表面積和微孔孔徑呈相應(yīng)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(yīng)的催化性能。苯與甲醇在HZSM-5分子篩上的烷基化反應(yīng)是由催化劑的酸性質(zhì)和自身結(jié)構(gòu)雙重作用的結(jié)果，催化劑的失活主要由積炭引起的。 制備工藝對(duì)催化劑性能影響主要體現(xiàn)

4、在分子篩含量、載體和粘結(jié)劑三方面。當(dāng)催化劑中分子篩含量為60％，高嶺土為載體，硅鋁溶膠為粘結(jié)劑時(shí)，催化劑的催化反應(yīng)效果最好。苯的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá) 40 ％以上，甲醇的單程轉(zhuǎn)化率達(dá)90 ％以上。最后，重點(diǎn)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(yīng)的催化性能。結(jié)果表明，在一定的磷、鎂負(fù)載量范圍內(nèi)，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(diào)變催化劑的酸量、酸強(qiáng)度及其酸中心分布。催化劑的總酸量隨