甲苯與甲醇烷基化高選擇性制備對(duì)二甲苯是今后提高對(duì)二甲苯產(chǎn)量的有效途徑。本論文對(duì)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(duì)大晶粒ZSM-5,我們探究了如何通過(guò)控制厚度和孔道結(jié)構(gòu)來(lái)提高其催化性能;第二部分通過(guò)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(shí)間,二氧化硅的負(fù)載量,焙燒過(guò)程等因素對(duì)催化劑性能的影響。合成了20μm長(zhǎng)的大晶粒ZSM-5,大晶粒分子篩不經(jīng)過(guò)改性就能達(dá)到70%的對(duì)二甲苯選擇性。通過(guò)合成過(guò)程中引入雜原子硼,可以調(diào)控分子篩的厚度,但沒(méi)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(gè)百分點(diǎn)。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(huì)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(guò)程中堿的種類等處理?xiàng)l件對(duì)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(duì)二甲苯選擇性的同時(shí)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(guò)外表面包覆一層惰性S-1來(lái)抑制對(duì)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(guò)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(guò)200℃,120h的處理,制備出了外表面富硅的ZSM-5。其對(duì)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(guò)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(guò)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(wèn)題。在TPAOH體系下,對(duì)工業(yè)催化劑進(jìn)行了干膠轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。首先考察了晶化時(shí)間對(duì)催化劑的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載量一定時(shí),隨著晶化時(shí)間的延長(zhǎng),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(huì)嚴(yán)重影響催化劑的反應(yīng)活性。焙燒過(guò)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?xiàng)l件。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(hào)：2820711