對二甲苯是重要的基礎化工原料之一,其市場需求量日益增加。催化合成對二甲苯是石油化工領域非常重要的生產技術。隨著石油資源的日益匱乏,對二甲苯的傳統(tǒng)生產方法受到了巨大的挑戰(zhàn)。本課題組提出以催化技術實現(xiàn)天然氣在常壓下通過溴甲烷中間體甲基化甲苯以制備對二甲苯的構想,并取得了一定的研究成果。設計、制備轉化溴甲烷和甲苯為對二甲苯的高效催化劑是研究的關鍵。HZSM-5分子篩因其具有可調變的骨架結構、大比表面積、可控的表面酸性和高熱穩(wěn)定性等特征,常被應用于甲苯烷基化反應。而HZSM-5分子篩的孔道結構、顆粒尺寸和表面酸性等理化性質都能影響其催化性能。因此,可通過HZSM-5分子篩的可控合成、改性來調控材料的理化性質,從而獲得性能優(yōu)異的催化劑材料。本文通過后處理改性或改變合成條件的方法對HZSM-5分子篩的晶粒尺寸、孔道結構和表面酸性等性質進行調變,從而改善HZSM-5分子篩對溴甲烷甲苯烷基化反應制備對二甲苯的催化性能。采用XRD、XRF、NH₃-TPD、SEM等多種表征手段對合成的催化劑進行表征,考察了催化劑的孔道結構、晶粒尺寸、晶相結構、表面酸性等物理化學性質,關聯(lián)了催化劑的結... 

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 對二甲苯供需狀況
    1.2 對二甲苯的主要生產工藝
        1.2.1 芳烴聯(lián)產工藝
        1.2.2 甲苯歧化與烷基轉移工藝
        1.2.3 甲苯選擇性歧化工藝
        1.2.4 C_8芳烴異構化工藝
    1.3 甲醇甲苯烷基化工藝
        1.3.1 甲醇甲苯烷基化工藝概況
        1.3.2 甲醇甲苯烷基化反應催化機理
        1.3.3 甲醇甲苯烷基化制備對二甲苯的研究進展
    1.4 溴甲烷甲苯烷基化工藝
    1.5 課題的研究目的、意義和內容
第2章 溴甲烷甲苯烷基化反應的熱力學研究
    2.1 引言
    2.2 溴甲烷與甲苯烷基化反應及其熱效應
    2.3 反應熱力學計算結果與討論
        2.3.1 溴甲烷與甲苯烷基化反應焓變
        2.3.2 溴甲烷與甲苯烷基化反應熵變
        2.3.3 溴甲烷與甲苯烷基化反應的吉布斯自由能
        2.3.4 溴甲烷與甲苯烷基化反應的平衡常數(shù)
    2.4 小結
第3章 堿處理HZSM-5分子篩及其在溴甲烷甲苯烷基化反應中的應用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑與儀器
        3.2.2 催化劑制備
        3.2.3 催化劑表征
        3.2.4 催化劑的性能評價
    3.3 結果與討論
        3.3.1 催化劑的表征結果
        3.3.2 催化劑的催化性能
        3.3.3 催化劑的穩(wěn)定性考察
    3.4 小結
第4章 以TPAOH和TEA為模板劑合成HZSM-5分子篩及其在溴甲烷甲苯烷基化反應中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑與儀器
        4.2.2 催化劑制備
        4.2.3 催化劑表征
        4.2.4 催化劑的性能評價
    4.3 結果與討論
        4.3.1 催化劑的表征結果
        4.3.2 催化劑的催化性能
    4.4 小結
第5章 以TPAOH和MeEt_3N~+I~–為模板劑合成HZSM-5分子篩及其在溴甲烷甲苯烷基化反應中的應用
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗試劑與儀器
        5.2.2 催化劑制備
        5.2.3 催化劑表征
        5.2.4 催化劑的性能評價
    5.3 結果與討論
        5.3.1 催化劑的表征結果
        5.3.2 催化劑的催化性能
    5.4 小結
第6章 甲烷經溴甲烷路線制備對二甲苯的工藝設計
    6.1 引言
    6.2 生產工藝流程
        6.2.1 甲烷溴氧化工段
        6.2.2 溴甲烷甲苯烷基化工段
        6.2.3 產物處理工段
        6.2.4 結晶分離工段
    6.3 工藝經濟成本評估
    6.4 車間布置
        6.4.1 車間布置的設計依據(jù)
        6.4.2 基礎資料
        6.4.3 車間布置方案
    6.5 “三廢”及噪聲處理
        6.5.1 “三廢”及噪聲處理的控制標準
        6.5.2 “三廢”及噪聲的處理方法
    6.6 小結
結論與展望
參考文獻
附錄A 攻讀博士學位期間所發(fā)表的學術論文目錄
附錄B 攻讀博士學位期間所發(fā)表的會議論文目錄
附錄C 攻讀博士學位期間申請的專利目錄
附錄D 攻讀博士學位期間獲得的獎勵情況
附錄E 攻讀博士學位期間主要參與的研究課題
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]苯、甲醇烷基化反應催化劑與工藝開發(fā)[D]. 任廣成.華東理工大學 2015
[2]多級孔道ZSM-5分子篩的合成及其在苯與甲醇烷基化中的應用[D]. 張會貞.華東理工大學 2012
[3]甲苯甲醇烷基化制對二甲苯熱力學研究[D]. 王莉.北京化工大學 2009
[4]MCM-41型結構復合分子篩的合成、表征和催化性能研究[D]. 崔苗.北京化工大學 2009



本文編號：3683704