甲苯與甲醇烷基化高選擇性制備對二甲苯是今后提高對二甲苯產(chǎn)量的有效途徑。本論文對ZSM-5分子篩上甲苯甲醇烷基化反應(yīng)進(jìn)行了研究,主要分兩部分:第一部分針對大晶粒ZSM-5,我們探究了如何通過控制厚度和孔道結(jié)構(gòu)來提高其催化性能;第二部分通過干膠轉(zhuǎn)化制備了外表面富硅的核殼結(jié)構(gòu)ZSM-5,并探究了晶化時間,二氧化硅的負(fù)載量,焙燒過程等因素對催化劑性能的影響。合成了20μm長的大晶粒ZSM-5,大晶粒分子篩不經(jīng)過改性就能達(dá)到70%的對二甲苯選擇性。通過合成過程中引入雜原子硼,可以調(diào)控分子篩的厚度,但沒有改變催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)。反應(yīng)數(shù)據(jù)顯示加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的雜原子硼能使催化劑的選擇性提高10個百分點。大晶粒ZSM-5選擇性高但往往壽命低,失活速率較快。堿處理能提高催化劑的擴(kuò)散性能,但是會破壞分子篩孔結(jié)構(gòu)使其喪失擇形性。本論文探究了堿處理過程中堿的種類等處理條件對催化劑擇形性的影響,發(fā)現(xiàn)以0.2mol/L的TPAOH溶液處理ZSM-5能最大限度保持其對二甲苯選擇性的同時提高甲苯轉(zhuǎn)化率,也提高了催化劑的壽命,降低了積碳量和積碳速率。制備核殼結(jié)構(gòu)ZSM-5,通過外表面包覆一層惰性S-1來抑制對二甲苯異構(gòu)化,以提高其選擇性。本論文先探索了小晶粒ZSM-5的干膠轉(zhuǎn)化,過程中參考了傳統(tǒng)整體式催化劑制備的方法,以正丁胺為模板劑,硅溶膠為硅源,經(jīng)過200℃,120h的處理,制備出了外表面富硅的ZSM-5。其對二甲苯選擇性有所提高。在嘗試提高二氧化硅負(fù)載量的過程中,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)正丁胺體系中,若提高二氧化硅負(fù)載量將難以晶化。通過改進(jìn)晶化條件,探索出了浸漬TPAOH再晶化的策略以解決上述問題。在TPAOH體系下,對工業(yè)催化劑進(jìn)行了干膠轉(zhuǎn)化實驗。首先考察了晶化時間對催化劑的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載量一定時,隨著晶化時間的延長,催化劑弱酸量增加,催化劑活性與選擇性皆有所增加。提高二氧化硅的包覆量會嚴(yán)重影響催化劑的反應(yīng)活性。焙燒過程不利于干膠轉(zhuǎn)化后催化劑的擇形性。最終確定負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的SiO_2,不焙燒,180℃晶化72h為最佳處理條件。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ241.13;O643.36

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本文編號：2820711