甲苯择形歧化合成对二甲苯催化剂的研究与应用

通过研究ZSM-5分子筛的酸性、结构择形化修饰机理,研制了性能优异的甲苯择形歧化催化剂,并进行了国内首次工业应用试验.结果显示,ZSM-5在SiO2-CLD改性过程中,其结构没有发生明显变化,但其酸量随着改性程度的增加呈现逐渐下降的趋势,而酸强度分布基本保持不变.在修饰热处理过程中,由于ZSM-5少量的骨架脱铝,导致B酸量较L酸量下降幅度相对更大;聚硅氧烷SiO2-CLD改性的ZSM-5分子筛的外表面酸性位基本上已被消除,其TIPB裂解转化率相对于未改性前减少了95%,体现了较好的择形催化性能.SD-01甲苯择形歧化催化剂在中国石化天津分公司芳烃装置上连续平稳运行,甲苯转化率30.7%,对二甲苯选择性93.0%,苯/二甲苯摩尔比(nB/nx)1.38,其技术指标达到或超过了报道的工业催化剂的性能指标.     

CLD硅改性ZSM-5乙苯择形歧化催化剂的研究

研究了CLD化学液相硅沉积法改性ZSM-5分子筛制备乙苯择形歧化催化剂的方法.通过与Mg(NO3)2浸渍改性方法的比较,并结合物理吸附、NH3-TPD酸度和约束指数的表征进行了讨论,结果显示,硅沉积改性后Si-ZSM-5分子筛具有较高的催化活性和对二乙苯选择性.     

化学液相沉积法精细调变沸石孔径

以硅酯和金属卤化物为沉积剂，用液相沉积方法可对ＮａＹ、ＮａＺＳＭ－５和ＨＺＳＭ－５沸石实现孔径精细调变，调变精度最高达到０．０５ｎｍ。对于ＮａＺＳＭ－５和ＨＺＳＭ－５沸石而言，ＳｉＣｌ４的孔径调变效果优于Ｓｉ（ＯＣＨ３）４和Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４。经孔径调后的沸石对于多种工业上感兴趣的异构体混和体系具有良好的择形选择吸附分离性能。     

甲苯歧化反应中ZSM-5沸石催化剂积碳规律的研究

采用积分反应器研究了甲苯非临氢歧化反应中ZSM-5沸石催化剂的积碳规律,得到了积碳速率与反应时间的关联式,并考察了不同反应参数对积碳的影响。结果表明,随着歧化反应的进行,积碳量逐渐增加,而积碳速率逐渐下降;提高反应温度及使用低硅铝比的沸石催化剂,均导致积碳及失活速率加快;在实验范围内,空速及催化剂颗粒度对积碳过程无显著影响。此外,反应初期催化剂上的少量积碳有利于甲苯歧化反应,但积碳量达到一定程度后,甲苯转化率及二甲苯收率均显著下降。     

沸石催化剂在甲苯甲基化中的择形催化形用

综述了影响甲苯甲基化择形催化的因素,讨论了沸石的内外表面酸中心及酸强度、沸石的孔道、反应物和产物的吸附等因素对提高对二甲苯选择性的影响。     

一种改进的甲苯择形歧化工艺方法

公开号CN1690030A 公开日2005．11．2 申请人中国石油化工股份有限公司 共同申请人中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院 一种改进的甲苯择形歧化工艺方法，甲苯与甲苯择形歧化催化剂接触，反应流出物经分离得到苯、C8-C10芳烃和未反应的甲苯，其中未反应的甲苯蒸汽作为稳定塔、苯塔和任选蒸汽发生器的热源。该方法可以降低甲苯塔的能耗，回收塔顶甲苯蒸汽的潜热，同时省去了稳定塔底的高压蒸汽和苯塔塔底的中压蒸汽的消耗，降低苯塔和稳定塔的操作费用。     

ZSM-5催化剂水蒸汽处理对甲苯选择性歧化性能的影响

考察了不同条件下水蒸汽处理对ZSM -5催化剂上进行的甲苯歧化反应活性和选择性的影响 ,并对制得的催化剂进行NH3-TPD、XRD、2 7AlMASNMR和约束指数的测定。结果表明 ,在较低温度下处理 ,ZSM -5分子筛骨架脱铝较少 ,而且孔道得到了疏通 ,催化活性提高 ,选择性下降 ;高温时 ,由于骨架脱铝严重 ,活性位大量减少 ,转化率下降 ,同时由于孔道内非骨架铝的堆积 ,扩散阻力变大 ,催化剂的对位选择性有较大提高 ,达到 70 %以上 ;水蒸汽处理是改善ZSM -5催化剂甲苯歧化反应性能的一种有效的手段     

正己胺导向合成长片状ZSM-5分子筛及其甲苯歧化反应性能

在正己胺体系下,采用晶种辅助法合成了系列高硅ZSM-5分子筛,通过XRD、ICP、SEM、NH₃-TPD和N₂吸附-脱附等方法对分子筛进行了表征,考察了不同形貌的ZSM-5分子筛与传统丝光沸石的甲苯歧化反应性能。与丝光沸石相比,ZSM-5分子筛在抑制C₉⁺重芳烃副产物的生成上具有明显优势,是潜在的高二甲苯收率的甲苯歧化催化剂。此外,ZSM-5分子筛的形貌对甲苯歧化反应性能及产物分布有明显的影响。长片状ZSM-5分子筛(2μm×100 nm×20 nm)具有典型的短b轴结构,能有效提高(010)孔道方向的扩散性能,抑制二甲苯深度反应生成C₉⁺重芳烃。相同反应条件下,与硅铝比相近的块状ZSM-5分子筛相比,长片状ZSM-5分子筛的初始甲苯转化率由46.6%提高到50.0%,产物中二甲苯含量由21.4%(w)提高到23.0%(w),且稳定性较好。     

氧化镍改性的ZSM-5催化剂对甲苯和甲醇择形甲基化反应稳定性的影响

在常压下,以N₂为载气,采用固定床反应器考察了NiO改性的ZSM-5催化剂催化甲苯和甲醇择形烷基化反应的性能。采用Ar物理吸附、XRD、XRF、TEM、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD、Py-IR、UV-Vis、UV-Raman、TG、GC-MS等手段表征所制备的催化剂。结果表明,在ZSM-5催化剂上负载质量分数为3%或5%的Ni,催化剂的稳定性明显得到提高。在催化甲苯甲基化反应后,NiO改性ZSM-5催化剂上出现了金属Ni,这可能是由于在积炭过程中,伴随着氢转移过程或者是水消炭反应过程而产生的H2将NiO还原为金属Ni;而且,催化剂的积炭量明显降低,同时作为积炭前驱体的稠环芳烃的生成量也明显减少,推测可能是由于金属Ni的存在,抑制了烷基苯脱氢生成稠环芳烃积炭前驱体的反应,因而提高了催化剂的稳定性。     

上海石化院SD-01甲苯择形歧化催化剂工业试验成功

中国石化上海石油化工研究院开发的SD-01甲苯择形歧化催化剂于2005年12月在天津石化芳烃装置上进行了工业试验。装置开车一次成功，运行平稳，并于2006年1月进行了连续72h的考核标定，在空速4．0h。条件下，甲苯平均转化率大于30％，对位选择性大于92％，n（B）／n（X）小于1．4，产品苯质量达到了优级品指标。考核结果表明，该催化剂性能已达到国际先进水平，这也是国内首次成功工业化的甲苯择形歧化催化技术。     

甲苯歧化反应物与产物在ZSM系分子筛孔道中扩散特性的分子模拟

 应用分子模拟技术计算了甲苯歧化反应中的反应物甲苯、产物苯和二甲苯同分异构体与ZSM系分子筛(MFI (ZSM-5)，MEL (ZSM-11)，MTW (ZSM-12))的相互作用能，得到了扩散特性等信息。计算结果表明，分子扩散的难易程度受分子筛孔径和孔道结构的共同影响。MFI分子筛对于对二甲苯有很好的选择性；芳烃分子在其弯孔中的扩散能垒较直孔中的高，因此，倾向于在MFI分子筛的直孔中扩散。MEL分子筛孔径略小于MFI分子筛，各种芳烃分子的扩散能垒比在MFI分子筛孔道中的高；由于对二甲苯的扩散能垒远小于间二甲苯和邻二甲苯，因此MEL分子筛也表现出对于对二甲苯的较好选择性。MTW分子筛的孔径在三者中最大，各种产物分子的扩散能垒相差较小，对甲苯歧化反应产物的选择性不高。从3种分子筛对于对二甲苯的选择性而言，MFI与MEL相当，MTW较低。当分子筛孔径与扩散分子的动力学直径接近时，分子筛将表现出较好的择形催化性能。     

磷、硅改性对HZSM-5沸石催化性能的影响

通过化学液相沉积对HZSM-5沸石进行磷、硅改性,制备了一系列催化剂.采用固定床微型反应器对催化剂的反应性能进行评价.考察了磷和硅沉积量、改性次数等对甲苯歧化反应性能的影响.实验结果发现,随着硅沉积量的增加,甲苯歧化的转化率逐渐下降,对位选择性逐渐升高,副反应越来越明显.磷改性的催化剂随着磷沉积量的增加转化率下降,但对位选择性基本没有变化,副反应得到一定程度的抑制.磷硅复合改性综合二者的特点,得到了较高的对位选择性,并一定程度上抑制了副反应的发生.     

MgO/HZSM-5上甲苯与碳酸二甲酯择形烷基化反应性能的研究

实验以MgO/HZSM-5为催化剂,在气相连续流动固定床反应器上进行甲苯与碳酸二甲酯(DMC)择形烷基化反应的研究.采用等体积浸渍法制备了一系列MgO/HzsM-5催化剂,并采用XRD、NH<,3>-TPD、吡啶吸附IR、N<,2>吸附-脱附等手段对催化剂进行表征.考察了MgO负载量及反应条件对催化性能的影响.结果表明...     

低成本合成纳米ZSM-5分子筛及其在芳烃转化中的应用

以四丙基溴化铵为有机模板剂合成了纳米ZSM-5分子筛,将晶化合成的母液回收后,采用不同回用比例的母液部分甚至全部替代四丙基溴化铵合成纳米ZSM-5分子筛,通过XRD,SEM,NH3-TPD等方法对合成产物进行了表征。表征结果显示,母液回用比例50%时合成的纳米ZSM-5分子筛的晶相结构和酸性与无母液回用时合成的纳米ZSM-5分子筛近似。将合成的纳米ZSM-5分子筛制成催化剂,用于苯烷基化和甲苯择形歧化反应。实验结果表明,相比大晶粒ZSM-5分子筛,纳米ZSM-5分子筛制备的催化剂用于苯烷基化反应时,苯转化率和二甲苯选择性明显提高;用于甲苯择形歧化反应时,甲苯转化率和苯选择性提高接近1倍,二甲苯选择性提高1倍以上。     

β沸石上甲苯歧化与C_9芳烃烷基转移反应规律

依据甲苯歧化与C9芳烃烷基转移反应的实验结果对该复杂反应体系进行了简化处理。简化后的反应体系由甲苯歧化、甲苯与三甲苯烷基转移、甲乙苯加氢脱烷基 3个主反应和甲苯与甲乙苯烷基转移、乙苯加氢脱烷基和三甲苯歧化 3个副反应组成。经动力学参数估值确定了相应的动力学方程式 ;并从产物异构体的组成出发 ,讨论了 β沸石催化剂的择形性。     

镍盐前驱体对Ni改性HZSM-5择形催化甲苯与甲醇合成对二甲苯反应性能的影响

分别以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍和乙酸镍为前驱体,采用浸渍法制备了Ni改性HZSM-5催化剂,并考察了其对甲苯甲醇烷基化反应合成对二甲苯的催化性能。采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、H₂-TPR和NH₃-TPD手段对催化剂进行了表征。结果表明,由于镍盐前驱体中阴离子种类的不同,活性Ni物种在催化剂中的分散状态和存在形式不同,导致Ni改性催化剂具有不同的烷基化催化活性和加氢活性;与母体催化剂相比,催化甲苯甲醇烷基化反应的甲苯转化率降低,对二甲苯选择性呈现不同变化,并且Ni的加氢作用延缓了催化剂的积炭过程。以硝酸镍为前驱体制备的Ni改性催化剂中活性Ni物种晶粒尺寸较小,分散度较高,具有较高的烷基化催化活性和加氢活性,并且稳定性也比母体催化剂有所提高。     

硼、镁改性HZSM-5分子筛用于甲苯甲醇烷基化反应

采用Py-IR分析研究了硼(B)、镁(Mg)及B-Mg复合改性对HZSM-5分子筛表面酸性和催化性能的影响.结果表明,Mg、B及B-Mg复合改性后的HZSM-5,其B酸中心和L酸中心均降低.B元素的加入有利于对位选择性的提高,但会降低催化剂的稳定性.Mg元素的加入减缓了B元素的流失,提高了催化剂的稳定性,从而使得甲苯甲醇烷基化反应中对-二甲苯的收率大大提高.     

改性纳米ZSM-5催化剂上甲苯与碳酸二甲酯选择甲基化合成对二甲苯

 以（6%SiO₂+5%P₂O₅+3%MgO）/纳米 ZSM-5 为催化剂,在固定床反应器中,考察了甲苯(T)与碳酸二甲酯（DMC）甲基化合成对二甲苯（PX）的反应性能,特别是反应温度、水和甲苯与 DMC 摩尔比对反应性能的影响,并与甲醇（M）用作烷基化试剂的反应进行了对比。结果表明,DMC 为烷基化试剂时,PX 选择性达 97%,反应 40 h 后,催化剂很快失活。采用热重和紫外拉曼光谱对反应70 h 后的催化剂进行表征,发现用 DMC 作烷基化试剂时,催化剂积炭量较大,反应中引入水能在某种程度上减缓积炭的生成。