【摘要】：甲苯為代表的芳烴產(chǎn)業(yè)作為制造業(yè)的上游,其化工原料的用量巨大、影響范圍廣闊。近年來,我國苯的新增產(chǎn)能逐年上漲,而甲醇需求量則呈下降趨勢,尋求一種資源有效配置的途徑迫在眉睫。采用苯與甲醇烷基化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯,為甲苯增產(chǎn)提供了一種新途徑,具有重要的研究意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本文首先通過酸/堿處理、金屬氧化物負(fù)載以及酸/堿處理+金屬氧化物負(fù)載等方法對HMCM-22分子篩進(jìn)行有效改性,利用XRD、SEM、N_2物理吸/脫附、NH_3-TPD、Py-IR等表征手段對HMCM-22分子篩改性前后的酸性及孔道結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行深入分析,并將系列改性的HMCM-22分子篩應(yīng)用于苯與甲醇烷基化反應(yīng)研究其催化性能,并揭示改性HMCM-22分子篩催化劑的物化性質(zhì)與反應(yīng)特性之間的內(nèi)在關(guān)系,明確每種改性方式對催化劑催化性能的影響機(jī)制。論文的主要研究內(nèi)容為以下四個方面:(1)采用不同濃度的酸/堿(HCl/NaOH)處理改性HMCM-22分子篩,探究不同濃度對分子篩物化性質(zhì)及催化性能的影響,獲得最佳酸/堿處理改性濃度均為0.1mol/L。(2)采用等體積浸漬法,用不同負(fù)載量的鎂、鎳和鑭等金屬的氧化物分別改性HMCM-22分子篩,研究助劑負(fù)載量對分子篩物化性質(zhì)及催化性能的影響,獲得各金屬氧化物的最佳負(fù)載量分別為5%MgO、3%NiO和7%La_2O_3。(3)在前期工作基礎(chǔ)上,采用5%La_2O_3與3%NiO對HMCM-22分子篩進(jìn)行復(fù)合改性,以及先進(jìn)行0.1mol/L酸/堿(HCl/NaOH)處理HMCM-22分子篩(記為AMCM-22/BMCM-22)后,再繼續(xù)負(fù)載5%La_2O_3與3%NiO,獲得了5%La_2O_3-3%NiO/HMCM-22、5%La_2O_3-3%NiO/AMCM-22和5%La_2O_3-3%NiO/BMCM-22三種催化劑;研究了這三種不同的復(fù)合改性方法對分子篩物化性質(zhì)的影響,并分別研究了三種催化劑催化苯與甲醇烷基化反應(yīng)的性能,最終明確了最佳的復(fù)合改性催化劑為5%La_2O_3-3%NiO/BMCM-22。(4)以5%La_2O_3-3%NiO/BMCM-22為催化劑,優(yōu)化了苯與甲醇烷基化反應(yīng)的工藝條件,獲得了最佳反應(yīng)溫度為500℃,最佳原料質(zhì)量空速為30h~(-1)。本論文的研究為拓寬苯和甲醇的利用途徑與解決甲苯巨大需求難題提供了一種新思路,有利于石油化工企業(yè)資源的合理配置和產(chǎn)業(yè)整體結(jié)構(gòu)升級,對該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步具有非常重要的研究意義。
【圖文】：

1.1 中可以看出，第（1）步反應(yīng)為苯與甲醇烷基化的主要反甲基化反應(yīng)生成甲苯和水，，第（2）步為甲苯與甲醇進(jìn)行次苯和水。（3）和（4）兩步為深度烷基化過程，二甲苯繼應(yīng)生成三甲苯和水，三甲苯再與甲醇烷基化反應(yīng)生成四甲由甲苯與甲醇烷基化反應(yīng)得到的副產(chǎn)物—苯乙烯和水�？梢姴匠潭燃由睿液笏牟讲粩嘞囊焉傻募妆�，導(dǎo)致甲苯同時生成的副產(chǎn)物多烷基苯會堵塞催化劑的孔道并覆蓋催從而降低催化劑的活性。甲醇自轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程 中（6）~（8）步為甲醇自轉(zhuǎn)化反應(yīng)及其副反應(yīng)發(fā)生的路徑二甲醚，二甲醚又發(fā)生自催化反應(yīng)生成乙烯，之后部分乙生成丙烯，這三步可以稱為主要副反應(yīng)，是甲醇的自催化其自身反應(yīng)路徑中生成大量的水。研究表明少量的水可以量太多將會導(dǎo)致催化劑中毒失活，最終影響反應(yīng)的有效進(jìn)

從而降低催化劑的活性。醇自轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中（6）~（8）步為甲醇自轉(zhuǎn)化反應(yīng)及其副反應(yīng)發(fā)生的路徑二甲醚，二甲醚又發(fā)生自催化反應(yīng)生成乙烯，之后部分乙生成丙烯，這三步可以稱為主要副反應(yīng)，是甲醇的自催化其自身反應(yīng)路徑中生成大量的水。研究表明少量的水可以量太多將會導(dǎo)致催化劑中毒失活，最終影響反應(yīng)的有效進(jìn)圖 1.2 甲醇自轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程或甲苯與烯烴的反應(yīng)為苯或甲苯與烯烴的反應(yīng)過程。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ426;TQ241.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2694888