分子筛在甲苯甲醇烷基化反应中的应用

采用分子筛催化甲苯、甲醇烷基化生产对二甲苯,可以通过一次反应直接获得高选择性的对二甲苯;另外,甲苯和甲醇价格低廉,因而具有较高的开发价值。本文简单介绍了分子筛的择形催化原理和影响分子筛择形性的因素,综合描述了Y型及其改性沸石、ZSM-5及其改性分子筛、ZSM-22及其改性分子筛等分子筛催化剂在甲苯甲醇烷基化反应中的特性。     

改性介微孔ZSM-5分子筛催化剂制备及催化甲苯甲醇烷基化反应性能

将微孔ZSM-5分子筛通过不同浓度的氢氧化钠溶液处理不同的时间制备不同的介微孔ZSM-5分子筛,然后负载五氧化二磷制备介微孔ZSM-5分子筛催化剂,对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进行甲苯甲醇烷基化反应评价。其中氢氧化钠溶液浓度为1.0 mol/L、处理时间为30 min得到的介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应的活性较高。对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进一步采用铂进行改性,将制备的催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应,在460 ℃条件下连续反应505 h,甲苯转化率保持在10.9%,二甲苯中对二甲苯的选择性保持在96%以上。研究结果表明,五氧化二磷、铂改性的介微孔ZSM-5分子筛催化剂具有优异的甲苯甲醇烷基化反应性能。     

甲苯甲醇烷基化反应催化剂改性HZSM-5分子筛的研究进展

甲苯甲醇烷基化具有甲苯利用率高,产物选择性高等特点,是一条很有应用前景的合成路线。综述了改性后的HZSM-5分子筛催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应的研究进展,通过负载元素改性或是在HZSM-5分子筛上生长Sillicalite-1层的改性方法,减小孔径或缩小孔口,屏蔽ZSM-5分子筛外表面的酸性位,可提高产物对二甲苯的选择性。     

改性ZSM-5催化剂在甲苯、甲醇烷基化制备对二甲苯技术的研究进展

甲苯甲醇烷基化反应是制备对二甲苯的一条新的工艺路线,因原料甲苯和甲醇价格低、产物选择性高而仅采用结晶分离可得到高纯度的对二甲苯、投资少等优点,引起研究者的极大关注.从非金属改性、金属和非金属元素同时改性、催化剂研究新思路3个方面综述了国内外有关改性ZSM-5分子筛催化剂在甲苯、甲醇烷基化技术的研究进展状况.     

用于甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯反应的ZSM-5分子筛改性研究

甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯具有良好的工业应用前景,ZSM-5分子筛由于其特殊的结构在该反应中展现出优异的催化性能,对ZSM-5分子筛进行改性研究,有助于提升其催化性能。本文从引入金属与非金属元素改性方面综述了国内外对ZSM-5分子筛改性用于甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应的研究进展。     

甲苯甲醇选择性烷基化催化剂研究进展

甲苯甲醇烷基化是生产对二甲苯的一条新工艺路线,其原料价格低廉、对二甲苯选择性高、产物分离简单,因此引起国内外学者的极大关注。活性和选择性高、稳定性好的催化剂是甲苯烷基化技术应用的关键。综述了国内外甲苯甲醇烷基化催化剂的研究进展,包括水热处理法、浸渍法、预积炭法等。指出水蒸气改性可以提高催化剂寿命,浸渍法的操作简单、重复性好,这两种方法是目前分子筛改性的常用方法。通过对分子筛改性来制备高选择性甲苯甲醇烷基化催化剂己经不再是难题,在维持较高活性和选择性的基础上,提高催化剂稳定性,使其具备工业应用价值,是未来甲苯甲醇烷基化技术研究的重点。     

甲醇、甲苯烷基化生产对二甲苯的催化剂研究进展

综述了近年来国内外有关在改性ZSM-5催化剂上,甲醇、甲苯烷基化生产对二甲苯的研究进展。改性ZSM-5分子筛的孔结构、表面性能、酸量和酸强度,有利于催化活性和对位选择性的提高。     

全结晶纳米ZSM-5分子筛团聚体的合成及在甲苯甲基化中的应用

高效催化剂的开发是甲苯甲醇烷基化制对二甲苯工业化应用的主要挑战之一。以纳米ZSM-5分子筛团聚体为前体,以硅溶胶为黏合剂,采用液相转晶的方式合成了全结晶纳米ZSM-5团聚体。结果表明：硅溶胶挤条后的成型分子筛SolZ₁₅₀的表面无定型SiO₂物种在重结晶过程中转变为晶相结构;成型后的分子筛HCZ₁₅₀形成了丰富且均一的二元孔道结构,孔径分布分别集中在1.3 nm和10 nm左右,总比表面积和外比表面积分别为260 m²/g和72 m²/g。甲苯甲醇烷基化评价结果表明：全结晶ZSM-5分子筛HCZ₁₅₀对二甲苯选择性达到70%,远高于以拟薄水铝石作为黏结剂挤条的SBZ₁₅₀;经P₂O₅改性制备的催化剂P/HCZ₁₅₀对二甲苯选择性达90%,且反应24 h后催化剂活性未下降,表明丰富的孔道结构及活性中心的易接近性使得催化剂具有良好的稳定性。该研究为甲苯甲基化催化剂的制备提供...     

碱处理调变ZSM-5孔结构及甲苯甲醇烷基化制对二甲苯性能研究

采用水热合成法制备大晶粒ZSM-5分子筛。通过调节碱处理过程中碱种类和处理时间得到一系列多级孔ZSM-5催化剂,考察了催化剂在甲苯与甲醇择形烷基化反应中的催化性能,及不同孔结构对甲苯转化率和对二甲苯选择性的影响。结果表明,采用0. 2 mol/L四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液在65℃处理30 min得到的催化剂的反应性能优于其他处理方法得到的ZSM-5催化剂。该催化剂在未经后续改性的前提下连续运转30 h,平均对二甲苯选择性为68. 36%,甲苯转化率为11. 24%,催化效果优于母体,但该催化剂的积炭量大大降低,稳定性更好。     

苯/甲苯与甲醇烷基化反应中ZSM-5分子筛改性方法的研究进展

介绍近年来苯/甲苯与甲醇烷基化反应中ZSM-5分子筛催化剂的改性方法,对两种烷基化反应在金属改性和金属氧化物改性方面进行深入研究。概述苯与甲醇烷基化反应中对酸处理与碱处理的改性方法,探讨甲苯与甲醇烷基化反应中对非金属改性和非金属与金属复合改性方法。分析反应物的转化率以及产物选择性,综述不同改性方法改性的ZSM-5分子筛催化性能特点。     

甲苯甲醇烷基化制对二甲苯催化剂中试反应性能研究

经过多步改性制备了负载二氧化硅（SiO₂）、氧化镁（MgO）、五氧化二磷（P₂O₅）、贵金属铂（Pt）的纳米ZSM-5分子筛催化剂,并在六段固定床反应器上分段装填该催化剂720 g进行甲苯、甲醇烷基化制对二甲苯反应活性评价。实验结果表明,通过调变甲醇和甲苯物质的量比可以使甲苯转化率在22%~30%可调,烷基化液相产物中二甲苯选择性保持在95%以上,二甲苯中对二甲苯选择性保持在95%以上;催化剂单程寿命达到1 300 h,随着反应时间延长催化剂的活性有所下降。通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TG-DTG）和氮气吸附-脱附等手段对参加反应前后的催化剂进行了表征,结果表明反应中生成的积炭堵塞了分子筛的孔道或覆盖了催化剂的活性位;经过在反应器内原位再生,催化剂的反应活性基本恢复到新鲜催化剂水平。     

ZSM-22分子筛催化甲苯甲醇烷基化反应的研究

通过浸渍法对ZSM-22分子筛进行SiO₂和La₂O₃改性,制备了一系列催化剂。采用固定床微型连续流反应器对催化剂的反应性能进行了评价。考察了ZSM-22、SiO₂和La₂O₃改性ZSM-22对甲苯甲醇烷基化反应性能的影响。实验发现,ZSM-22催化甲苯甲醇烷基化反应的产物中,对二甲苯的选择性远高于间位和邻位异构体的选择性,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯的选择性得到提高,但反应活性下降。随SiO₂和La₂O₃负载量的增加,甲苯的转化率逐渐降低,对二甲苯选择性逐渐提高,其中,以La₂O₃改性后对二甲苯选择性提高较明显。SiO₂和La₂O₃复合改性后,甲苯的转化率高于La₂O₃单独改性的结果,而对二甲苯选择性与La₂O₃单独改性结果相近,并且,二甲苯的选择性略有提高。     

甲苯甲醇选择性烷基化技术研究进展

近年来,甲苯甲醇选择性烷基化技术因产物中对二甲苯选择性高和产物易分离等优点备受关注。综述了国内外甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的研究进展,包括甲苯甲醇烷基化的反应机理、工艺技术和催化剂失活研究。     

SELECTIVE FORMATION OF ALKYLAROMATICS OVER ZEOLITE CATALYSTS: ALKYLATION OF TOLUENE WITH ETHANOL

Selective formation of para-ethyltoluene by alkylation of toluene with ethanol was studied using as catalysts ZSM-8 Type zeolite which is another member of ZSM-5 family. Disproportionalion of toluene to produce xylenes increased with increasing reaction temperature, A temperature programmed desorption study snowed very strong acid sites were absent on Mg or Ba modified HZSM-8. Increased para-ethylloluene selectivity over modified ZSM-8 catalysts is interpreted in terms of a reduction in the strong acid sites and increased diffusional resistance.     

Aromatic Transformations Over Mesoporous ZSM-5: Advantages and Disadvantages

Catalytic behavior of mesoporous ZSM-5 was investigated in toluene disproportionation, toluene alkylation with isopropyl alcohol, and p-xylene alkylation with isopropyl alcohol to understand the effect of the presence of mesopores. Three ZSM-5 zeolites (conventional one and two mesoporous differing in the mesopore volume) having similar Si/Al ratio were synthesized and characterized as for their acidity (internal and external) as well as their micropore/mesopore volume. No substantial differences among three samples were observed as for the type and concentration of Brønsted and Lewis acid sites as well as their location in zeolite channels or on external surface of zeolite crystals. Conversions of toluene and p-xylene increased with increasing volume of mesopores in ZSM-5 zeolite while the selectivity to individual products depended on the type of reaction. In general, selectivity to sum of xylenes in toluene disproportionation, sum of isopropyltoluenes in toluene alkylation and to 1-isopropyl-2,5-dimethylbenzene in p-xylene alkylation increased due to a shorter contact time molecules spent in mesoporous ZSM-5 catalysts. In contrast, para-selectivity decreased as diffusion pathways were shorten due to the presence of mesopores.     

Disproportionation and Methylation of Toluene with Methanol Over Zeolite Catalysts

Zeolites TNU-9, SSZ-33, mordenite (MOR) and ZSM-5 were evaluated for their activities in toluene disproportionation and methylation reaction of toluene with methanol. The medium-pore zeolite TNU-9 was found to possess the highest conversion in toluene disproportionation as compared with SSZ-33, mordenite and ZSM-5 based catalyst. Zeolite mordenite with the highest Si/Al ratio of 135.9 (the lowest concentration of active sites) exhibited the highest toluene conversion and maximum xylene yield in toluene methylation. On mordenite, the presence of channel intersections allows more reaction space for the formation of bulky intermediates and/or products and the 12-ring channels on the other hand, allow diffusion without trapping, since the channel diameter is large enough. In toluene methylation, xylene selectivity at the same conversion level follows the order: ZSM-5 > TNU-9 > MOR > SSZ-33, which implies that xylene selectivity is directly related to the size of channels from medium to large pore zeolites. The medium-pore zeolite ZSM-5, with 10-ring channels, shows the lowest reactivity for further alkylation of xylene, while mordenite with 12-ring channel shows the highest reactivity for further alkylation of xylene.     

改性催化剂对甲苯烷基化反应的影响探讨

引入几种金属和非金属元素作为改性剂,发现采用硅铝比为400的含镧分子筛为最佳分子筛母体,能形成体积较大的镧氧四面体,与硅氧四面体和铝氧四面体共同形成沸石骨架,改变了分子筛的孔径结构,增大了邻、间、对二甲苯间扩散速率的差别,有利于对二甲苯选择性的提高。选择镁为改性元素,随着氧化镁含量的增加,甲苯对位选择性逐渐上升。当氧化镁计算含量为20%时,甲苯的转化率为19.7%,对位选择性为90.6%。该催化剂体系可以满足以甲苯和甲醇为原料直接合成高纯度对二甲苯的需要。     

Optimization of conditions for preparation of ZSM-5@silicalite-1 core–shell catalysts via hydrothermal synthesis

Although the preparation of ZSM-5@silicalite-1 (ZS) core-shell catalysts has been reported in the literature, their selectivity to para-xylene (PX) in the toluene alkylation with methanol is difficult to control. Here we present the effects of water and ZSM-5 adding amounts in the synthesis solution, the hydrothermal synthesis time, and the Si/Al ratio of core ZSM-5 on the catalytic performance of ZS core-shell catalysts. The ZS core-shell catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption, and NH₃ temperature-programmed desorption (NH₃-TPD) techniques. The highest PX selectivity of 95.5% was obtained for the ZS (Si/Al=140) catalyst prepared in the synthesis solution with a molar ratio of 0.2TPAOH:1TEOS:250H₂O at 175℃ and 10 r·min^-1 for only 2 h and the corresponding toluene conversion is as high as 22.8% for the alkylation of toluene with methanol.