偏三甲苯-甲醇烷基化制备均四甲苯催化剂研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:haibei007
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均四甲苯作为一种重要的化工原料,在聚合物、半导体材料以及纤维等的合成工业中应用广泛。偏三甲苯-甲醇烷基化制备均四甲苯是一条绿色环保的工艺路线。本文考察了分子筛类型、HZSM-5分子筛硅铝比、载体种类、活性组分担载量、金属和非金属组分改性、改性组分负载量以及工艺条件等因素对烷基化催化剂活性、选择性和稳定性的影响规律,评价了改性分子筛催化剂在烷基化反应中的催化性能。HZSM-5、HY和SAPO-34三种分子筛催化剂在偏三甲苯-甲醇烷基化反应中具有不同的催化性能。实验结果表明,HY和HZSM-5分子筛催化剂的催化活性和选择性较高。评价了硅铝比为27、38、80和200的HZSM-5分子筛催化剂在烷基化反应中的催化性能,其中,硅铝比38的HZSM-5分子筛具有更好的活性、选择性和稳定性。硅铝比过低容易引起催化剂积碳失活,选择性变差;硅铝比过高则无法供应足够的反应活性中心。分别以Si O2、Al2O3、Ti O2及Si O2-Al2O3为载体,机械混合法担载HZSM-5(38)分子筛制备偏三甲苯-甲醇烷基化催化剂。实验结果表明,Al2O3作为载体时,ZS(38)/Al2O3催化剂具有更好的催化活性、选择性和稳定性。综合考虑催化剂的催化性能以及利用率,将活性组分和载体的混合配比定为7:3。利用非金属组分(B、P和F)和金属组分(Co、Zn、Ce和Zr)对ZS(38)/Al2O3催化剂进行改性并评价其烷基化催化性能。改性催化剂在改性和反应过程中均保持了结构完整性,没有发生崩塌。实验结果表明,三种非金属组分改性后,催化效果不佳。四种金属组分改性催化剂表现出良好的催化性能,能一定程度上提高催化剂活性,选择性和稳定性,其中Co-ZS(38)/Al2O3催化剂具有最佳的综合效果,且抗积碳性能也优于其他几种改性催化剂。最终确定2 wt%Co负载量改性Co-ZS(38)/Al2O3催化剂适用于偏三甲苯-甲醇烷基化反应。论文优化了改性Co-ZS(38)/Al2O3催化剂催化偏三甲苯-甲醇烷基化反应的工艺条件。在优化的工艺条件下:反应温度350?C,反应压力0.8 MPa,空速4 h-1,进料中偏三甲苯/甲醇摩尔比1:3,改性Co-ZS(38)/Al2O3催化剂催化效果最佳,偏三甲苯转化率为43%,均四甲苯的选择性为55%。
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