固载化AlCl3催化剂在苯与长链烯烃烷基化反应中的稳定性研究

以介孔γ-Al2O3为载体,采用两步气相法合成了固载化AlCl3催化剂,分别考察了其在苯与纯1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、工业混合烯烃烷基化反应中的活性和稳定性。结果表明:烯烃碳链长度影响催化剂的稳定性,碳链越长,反应生成单烷基苯的选择性越高,稳定性越好。在悬浮床连续式反应器中,以工业混合烯烃为原料、n(苯与烷烃)∶n(烯烃)为20∶1、反应压力1.0 MPa、反应温度120℃、进料量10 mL/h的反应条件下,该催化剂选择性、稳定性较好,在保持烯烃转化率大于90%、单烷基苯选择性为100%、2-苯基异构体的选择性约为40%的情况下,可以稳定运行1000 h。工业混合原料中含有二烯烃、芳烃等杂质是导致催化剂失活的主要原因。     

固载化AlCl_3催化合成金刚烷

以固载化AlCl3为催化剂催化桥式四氢双环戊二烯(endo-TCD)异构化合成金刚烷。采用N2吸附、原子吸收和化学分析方法对载体的比表面积、孔分布和催化剂中氯化物负载量进行了表征;考察了载体类型、催化剂颗粒大小、反应温度、单釜反应时间对催化剂性能的影响。实验结果表明,以γ-Al2O3为载体制备的固载化AlCl3催化剂具有较高的活性和较好的金刚烷选择性;升高反应温度、延长单釜反应时间及使用大颗粒催化剂有利于提高金刚烷选择性。在以20～40目γ-Al2O3为载体的固载化AlCl3催化剂7.5mL、endo-TCD0.5g、环己烷用量20mL、反应温度413K、H2压力2.5MPa、单釜反应时间4h的条件下,endo-TCD转化率为100.0%,金刚烷选择性达24.6%,反应12次后金刚烷选择性降至14.0%。该催化剂可重复使用,失活原因是生成的焦油覆盖了催化剂表面的强酸中心。     

苯-长链烯烃烷基化固体酸催化剂的研究Ⅱ.SiW_(12)/HAlMCM-41催化剂的组成、酸性及催化性能

制备了不同负载量的SiW1 2 /HAlMCM -4 1催化剂。通过NH3-TPD、N2 吸附技术和苯 -C=1 2 烷基化反应考察了在不同预处理温度下SiW1 2 /HAlMCM -4 1催化剂的组成、酸性及孔结构对催化性能的影响。结果表明 ,经 470～480K(N2 )预处理后的 5 0 0 % (质量分数 )SiW1 2 /HAlMCM -4 1催化剂具有总酸量和中强酸中心比率较大、中孔分布窄的特性和较高的催化活性。在相对较低的反应温度下 ,烷基化反应的C=1 2 转化率、线性烷基苯 (LAB)选择性和线性度均在 98 5 %以上 ,2位线性烷基苯 ( 2 -LAB)异构体比率达 3 4 5 %。     

Al_2O_3固载AlCl_3催化剂的固载结构研究

以γ-A12O3为载体,采用液固反应法制备了固载AlCl3催化剂;通过测定不同固载时间下固载到载体上的氯含量和尾气吸收液中的氯含量,确定了固载AlCl3催化剂的固载结构及其含量;以1-癸烯齐聚为探针反应,考察了固载时间对固载AlCl3催化剂上1-癸烯转化率的影响。实验结果表明,固载AlCl3催化剂的固载结构包括Al2O3—O—AlCl2和(Al2O3—O)2—AlCl两种;在固载反应初期,—AlCl2固载量随固载时间的延长而迅速增加,12h后,—AlCl2固载量开始降低,—AlCl固载量逐渐增加;—AlCl2固载量越高,固载AlCl3催化剂催化1-癸烯齐聚反应的活性越好。固载时间为12h时,固载AlCl3催化剂中—AlCl2固载量达到最大值(质量分数为10.34%),1-癸烯的转化率为63.7%。     

苯-长链烯烃烷基化固体酸催化剂的研究Ⅲ.烷基化条件与反应性能的关联

考察了苯 -C=12 烷基化反应条件对SiW12 /HAlMCM -4 1中孔材料催化性能的影响 ,并对SiW12 /HAlMCM -4 1和HM、HY分子筛催化剂上的产物分布进行了比较。结果表明 ,随着质量空速提高和温度降低 ,线性烷基苯选择性和烷基苯线性度不断提高 ,烷基苯异构体分布不断改善 ,而烯烃转化率的变化规律相反 ,且烯烃转化率、线性烷基苯选择性和烷基苯线性度均随原料苯烯摩尔比的提高而提高 ;SiW12 /HAlMCM -4 1分子筛催化剂上线性烷基苯异构体分布优于HY而不及HM ,且催化剂粒径越大 ,线性烷基苯异构体分布越好。     

离子液体合成长链烷基苯

以常压下合成的氯代1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐([BMIM]Cl-AlCl3)离子液体作催化剂,通过正交实验考察其对苯与正十二烯的烷基化反应性能,研究了温度、苯/烯摩尔比和离子液体量等反应条件对转化率和2-位异构体选择性的影响。与传统催化剂相比,降低了反应温度、苯/烯摩尔比和催化剂用量。离子液体在25℃、AlCl3/正十二烯摩尔比为0.07、苯/烯摩尔比等于8时就具有很高的催化活性。     

合成直链烷基苯环境友好固体酸催化剂的研究 Ⅱ .固体酸催化剂合成直链烷基苯工艺条件实验研究

苯和十二烯烷基化反应的热力学分析结果表明,苯和十二烯烷基化反应生成单烷基苯和多烷基苯的热力学可能性都很大。在一定反应温度下,在催化剂颗粒尺寸一定和外扩散影响较小的条件下,质量空速对催化剂活性的影响较小,2位-烷基苯的选择性略有增加;随着苯烯比的增加,十二烯转化率和2位-十二烷基苯选择性均有所增加。在一定的反应温度、质量空速、苯烯比和液固反应条件下,经过500min的烷基化反应,催化剂的活性无明显变化。     

合成直链烷基苯的锆磷铝固体酸催化剂Ⅲ.催化剂的催化性能

评价了金属改性锆磷铝固体酸催化剂的苯与直链烯烃烷基化反应的催化性能。结果表明，在温度240℃、压力4．8MPa、空速1h-1和苯／烯摩尔比为8的条件下进行烷基化反应，MeZrAPO-5的烯烃(C10^x～C13^x)转化率超过99％；直链烷基苯的选择性达98％以上，其中2-和3-苯基烷烃的总选择性达95％以上；在催化剂评价装置上运转480h，催化剂活性未见明显变化。考察了催化剂活化、催化剂酸性、反应条件(温度和空速)等对烷基化反应的影响。     

AlCl_3/SiO_2催化剂上重烷基苯的合成及其磺酸盐的表面性质

以AlCl3/SiO2为催化剂,以苯、甲苯、乙苯为芳烃原料,与工业混合重烯烃(C14～18烯烃)通过烷基化反应合成重烷基苯,并以发烟硫酸为磺化剂合成三次采油用重烷基苯磺酸钠表面活性剂。采用傅里叶变换红外光谱对重烷基苯及其磺酸盐进行了结构表征,并研究了磺酸盐的表面性质。结果表明,AlCl3/SiO2催化剂具有较高的芳烃与C14～18烯烃烷基化反应活性,且芳烃类型影响催化剂的稳定性,其中甲苯与烯烃烷基化反应时,催化剂的稳定性最好;在甲苯与C14～18烯烃摩尔比20:1、反应温度80℃、单釜反应时间3h的条件下,C14～18烯烃转化率为100%时,AlCl3/SiO2催化剂可稳定使用24次;在合成的表面活性剂中,带有甲基、长烷基链的重烷基苯磺酸钠具有较低的临界胶束浓度和表面张力,界面性质良好。     

离子液体催化合成异丙苯的研究

以氯化正丁基吡啶-三氯化铝（bpc—AlCl3）离子液体为催化剂。考察了离子液体催化荆的酸度、反应温度、苯与丙烯的摩尔比、反应时问等因素对苯与丙烯烷基化反应的影响。结果表明：酸性离子液体具有较高的催化活性与选择性,并且离子液体的活性与其酸度密切相关,酸度越大,离子液体的催化活性越好。在50％、常压、苯与丙烯的摩尔比为10、AlCl3与bpc的摩尔比为2时,丙烯转化率为100％,异丙苯选择性为97．56％,并且离子液体可以循环使用。     

Pt/ZSM-5催化苯与合成气烷基化反应及工艺条件研究

制备了Pt/ZSM-5催化剂并将其应用于苯与合成气的烷基化反应中。通过研究反应温度、反应压力与进料空速等工艺条件对苯与合成气烷基化反应的工艺条件进行了优化。同时采用XRD、N2吸附-脱附、TEM、NH3-TPD、H2-TPR及XPS等分析手段对Pt/ZSM-5催化剂进行了表征。当反应温度为500 ℃、反应压力为3 MPa、苯质量空速3 h-1、合成气空速12 000 cm3/(g?h)时,将2% Pt/ZSM-5催化剂用于苯与合成气的烷基化反应,苯的转化率达到9.04%,甲苯、二甲苯的总选择性达到82.85%（其中对二甲苯选择性9.18%）。     

离子液体催化合成直链烷基苯

以离子液体氯化甲基丁基咪唑一三氯化铁([bmim]Cl-FeCl3)作催化剂,催化苯与1-十二烯烷基化反应。考察了离子液体的酸度、离子液体用量、苯／1-十二烯摩尔比、反应温度和反应时间等条件对烷基化反应的影响。结果表明：酸性离子液体具有很高的催化活性和选择性,可以循环使用且活性基本没有降低。在离子液体的FeCl3／[bmim]Cl摩尔比2．0：1、1-十二烯0．02mol、FeCl3／1-十二烯摩尔比0．2：1、苯／1-十二烯摩尔比10：1、反应温度80℃、反应时间60min的条件下,1-十二烯转化率为100％,2-位异构体选择性为34．3％。     

碳酸二乙酯与邻苯二酚乙基化反应合成邻羟基苯乙醚

以Cr2O3/Al2O3为催化剂、碳酸二乙酯(DEC)为乙基化试剂,邻苯二酚在气相连续流动固定床反应器内进行乙基化反应合成了邻羟基苯乙醚;考察了反应温度、空速、原料配比等条件对催化剂活性的影响,同时考察了催化剂的稳定性。实验结果表明,Cr2O3负载量(质量分数)为21%的Cr2O3/Al2O3催化剂对该反应具有较好的催化活性;适宜的反应条件为:反应温度603K,重时空速1.5h-1,n(DEC)∶n(邻苯二酚)=4.0,在此条件下反应7h,邻苯二酚转化率高达100.0%,目的产物邻羟基苯乙醚的选择性最大为83.02%。升高反应温度有利于反应的进行,但反应温度过高会导致副产物的增加。催化剂的稳定性实验结果表明,在20h内催化剂的活性稳定,之后目的产物选择性逐渐降低,副产物苯环的碳烷基化产物的含量逐渐增加。     

镁改性ZSM-5分子筛的制备及其催化苯与甲醇烷基化反应性能

制备了不同镁负载量的镁改性多级孔ZSM-5催化剂,采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附等分析手段对镁改性ZSM-5催化剂进行表征,考察了反应温度、质量空速、原料配比、镁负载量对镁改性ZSM-5催化剂催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响,并对催化剂稳定性进行评价。结果表明：镁改性ZSM-5催化剂催化苯与甲醇烷基化反应最佳的工艺条件为：反应温度470 ℃,质量空速2.0 h^-1,苯与甲醇摩尔比1∶1;在最佳工艺条件下,镁负载量（w）为3%的改性ZSM-5催化剂可连续运行1 300 h,苯平均转化率大于54%,甲苯和二甲苯的平均选择性大于90%,乙苯平均选择性低于1.5%;催化剂再生后的反应活性和稳定性与新鲜催化剂相当;催化剂经过了工业试验验证,具备工业应用前景。     

氯铝酸离子液体催化苯与氯乙烷合成乙苯

以氯铝酸离子液体([Et3NH]Cl-AlCl3)为催化剂,催化苯与氯乙烷烷基化反应合成乙苯,考察了反应投料方式、原料配比、反应温度、反应时间和[Et3NH]Cl-AlCl3用量对烷基化反应的影响,并对比了[Et3NH]Cl-AlCl3和AlCl3的催化效果。实验结果表明,在间歇式和半间歇式两种投料方式下,最佳反应条件均为:反应温度70℃,n(苯)∶n(氯乙烷)=(8.0～10.0)∶1,催化剂用量为原料总质量的10%,反应时间20～30 min;半间歇式反应的苯转化率和乙苯选择性均高于间歇式反应,半间歇式反应的苯转化率可达到9.48%,乙苯选择性为93.65%;[Et3NH]Cl-AlCl3的催化活性明显高于AlCl3。     

硅胶负载磷钨酸催化剂上苯与1-十二烯烷基化

以硅胶为载体 ,用浸渍法制备了不同负载量的磷钨酸催化剂 ,通过X射线衍射 (XRD)、程序升温氨脱附 (NH3-TPD)以及低温N2 吸附技术表征了催化剂的物理化学性质 ,并且考察了催化剂在苯与 1-十二烯烷基化反应中的催化性能。结果表明 ,硅胶负载磷钨酸催化剂具有转化率高、选择性好等特点 ;通过改变催化剂预处理温度和杂多酸负载量 ,可有效地调整催化剂的反应性能 ;磷钨酸最佳负载量为 40 % (质量分数 ) ,催化剂最佳活化温度为 3 0 0℃ ,此时反应转化率为 71 4% ,2 -苯基十二烷的选择性为 41 9%。与HY沸石相比 ,硅胶负载磷钨酸催化剂具有更高的转化率、选择性和稳定性     

ZSM-11分子筛改性及其在苯、甲醇烷基化反应中的应用

采用NaOH溶液碱处理、HCl溶液酸处理、负载Mg等方法对ZSM-11分子筛进行改性。采用XRD,FE-SEM,NH3-TPD,N2吸附-脱附等方法对改性前后的分子筛及催化剂进行表征,结果表明：改性后的分子筛中引入了大量的介孔,但最大限度地保留了分子筛的晶型和微孔,负载Mg后,容易产生积炭副反应的强酸中心被覆盖。将改性后的分子筛催化剂用于苯、甲醇的烷基化反应中,在反应温度为460 ℃、反应压力为0.2 MPa、质量空速为3 h-1、n（苯）：n（甲醇）=1的条件下,苯转化率达到52.60%,甲苯、二甲苯总选择性达到89.91%,二甲苯选择性达到34.08%。苯、甲醇烷基化反应的稳定性实验结果表明,改性后分子筛催化剂在200 h内保持了反应活性的相对稳定。     

十二烷基苯异构体生成反应动力学的研究

基于正碳离子反应机理确定烷基化反应物理模型。通过反应动力学方程推导，确定了十二烷基苯异构体收率的动力学模型方程。在固定床液一固相反应装置上进行固体酸催化的1-十二烯与苯烷基化反应，利用实验数据，采用优化方法进行模型参数估值。确定了有关反应速率常数，建立了计算精度高的烷基苯异构体收率的动力学模型。模型预测分析结果指出，随着反应温度的提高或质量空速的降低，各烷基苯异构体收率和烯烃转化率均逐渐提高；烷基苯中2苯基烷烃分率逐渐降低，3-苯基烷烃分率变化不明显，而4-6-苯基烷烃混合物的分率逐渐增大；2-苯基烷烃和3-苯基烷烃分率之和与烯烃转化率有明显的相关性。并随着稀烃转化率的降低而逐渐增大。2-苯基烷烃和3苯基烷烃总分率的提高有利于改善十二烷基苯的使用性能。     

HZSM-5分子筛催化苯与氯乙烷烷基化反应

在固定床反应器中以HZSM-5分子筛为催化剂,进行了苯与氯乙烷烷基化反应的实验。考察了HZSM-5分子筛的n(SiO2)∶n(Al2O3)、反应温度、n(苯)∶n(氯乙烷)和液态空速(LHSV)等因素对烷基化反应的影响。实验结果表明,随n(SiO2)∶n(Al2O3)的增大,HZSM-5分子筛的酸量减少,酸强度减弱;n(SiO2)∶n(Al2O3)=25的HZSM-5分子筛的催化活性较高;采用HZSM-5分子筛(n(SiO2)∶n(Al2O3)=25)催化苯与氯乙烷的烷基化反应的适宜操作条件为:573～613K,n(苯)∶n(氯乙烷)=8.0～10.0,LHSV=4～6h-1。在593K时,苯的转化率达到9.56%(x),乙苯选择性达到97.44%(x)。低温时烷基化反应中未发现二甲苯异构体生成,高温时有极少量的二甲苯异构体生成。     

固载化AlCl3催化剂上驱油用重烷基苯的合成

 以苯与工业混合重烯烃(C₁₄⁼-C₁₈⁼). )为原料, 固载化AlCl₃为催化剂, 合成了三次采油用表面活性剂原料—重烷基苯, 采用N₂吸附、原子吸收及化学分析方法表征了载体的比表面积、孔径分布及AlCl₃固载量, 考察了载体性质、反应时间、反应温度和原料组成对催化剂活性、选择性及稳定性的影响. 结果表明, 载体孔径对催化剂稳定性起主要作用, 以介孔SiO₂为载体制备的AlCl₃ /SiO₂催化剂稳定性较好, 在反应温度80℃、反应时间3h、烯烃完全转化的情况下可以重复使用7次; 增加反应时间、提高原料苯/烯摩尔比和反应温度有利于提高催化剂稳定性; 但是较高的反应温度会降低产物中2-LAB(苯环接于烯烃第2碳位的烷基苯)的选择性.