甲苯与甲醇侧链烷基化制苯乙烯的研究进展

甲苯与甲醇侧链烷基化制苯乙烯工艺过程简单、原料廉价,是有发展前景的苯乙烯工业生产路线.介绍了甲苯与甲醇发生侧链烷基化的反应机理和反应热力学,剖析了催化剂性质对该反应过程的影响,进而综述了近年来用于该反应的分子筛类和非分子筛类催化剂的研究进展.分析表明,目前对于甲苯侧链烷基化催化剂的研究主要集中在两个方面:一方面是对X分...     

甲苯、甲醇侧链烷基化合成苯乙烯的研究进展

甲苯、甲醇侧链烷基化合成苯乙烯的研究进展李永光，畅晋英，薛建伟（太原工业大学化工系，太原０３００２４）ＬｉＹｏｎｇｇｕａｎｇ；ＣｈａｎｇＪｉｎｙｉｎｇａｎｄＸｕｅＪｉａｎｗｅｉ（ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｋｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａ...     

甲苯甲醇侧链烷基化催化反应的研究

从催化剂、反应机理、研究手段等方面对最近几年甲苯甲醇侧链烷基化反应的研究进展进行了述评,提出了该课题目前须解决的几个问题,就催化剂的研究方向提出了一些建议。     

甲苯与甲醇侧链烷基化反应热力学分析

采用原子矩阵法确定了甲苯、甲醇侧链烷基化体系的独立反应数,并建立平衡关系,计算了各个反应的平衡常数及反应平衡时平衡组分浓度。经分析表明:体系中绝大多数反应可以自发进行到很高程度;甲醇生成甲醛很困难,而甲醇和甲醛极易分解,提高甲醇的利用率是侧链烷基化反应的关键;适当提高反应温度可以增加苯乙烯选择性;甲醇分解平衡组成中氢气含量很低,并不会影响苯乙烯选择性的降低,提高苯乙烯选择性需要开发高选择性的催化剂,从动力学角度上抑制氢气的生成。     

KOH@NaX酸碱性调控及对甲苯甲醇侧链烷基化性能的影响

通过固 液连续混加法制备了KOH改性的NaX系列催化剂,并采用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附-脱附、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（SEM-EDS-Mapping）、CO₂-TPD、NH₃-TPD等表征手段对其进行分析,考察KOH改性的NaX系列催化剂在甲苯甲醇侧链烷基化反应中的催化性能。结果表明：KOH的均匀负载有利于增加NaX分子筛上强碱性位,同时抑制了中强酸性位;显著提高了甲醇转化率和苯乙烯与乙苯的总选择性,同时降低了甲烷和二甲苯的总选择性。在常压、425 ℃、质量空速1.0 h^-1、甲苯/甲醇摩尔比为5的条件下,当KOH的负载质量分数为7%时,甲醇转化率、苯乙烯和乙苯的总收率分别为99.81%和97.82%。通过对甲苯甲醇侧链烷基化反应机理的研究发现,甲醇在强碱性位和中强酸性位上存在一对竞争反应：甲醇在强碱性位上脱氢生成甲醛,进而与被活化的甲苯上的甲基反应生成苯乙烯和乙苯;而在中强酸性位上甲醇既可以加氢生成甲烷,也可以与甲苯发生苯环烷基化反应生成二甲苯。     

甲苯与甲醇侧链烷基化合成苯乙烯KX催化剂失活现象的研究

考察了甲苯、甲醇侧链烷基化反应KX催化剂的稳定性及失活现象。并采用XRD、N2物理吸附、DTG、SEM、NH3-TPD、CO2-TPD和ICP等方法对反应前后的催化剂进行了表征。结果表明,反应前后活性位变化和积炭不明显,对催化剂失活影响很小。随着反应时间延长,反应过程中产生大量的水导致分子筛骨架脱铝,晶体结构被严重破坏,这是催化剂失活的主要原因。增强催化剂骨架的水热稳定性是解决催化剂失活问题的关键。     

Mg改性ZSM-5/AlPO4-5复合分子筛用于甲苯甲醇侧链烷基化反应

水热法合成出ZSM-5/A1PO4-5复合分子筛,经Mg改性后,制备成碱催化剂.采用XRD、N2吸附等对其结构进行了表征,用Hammett试剂测量了复合分子筛改性前后的碱强度.同时考察了改性2SM-5/AIPO4-5复合分子筛催化剂对甲苯甲醇侧链烷基化的催化活性.结果表明,同样改性条件下2SM-5/AIPO4-5复合分子筛比NaX分子筛具有更高的催化活性.     

改性X分子筛甲醇/甲苯共吸附原位红外表征

采用原位红外光谱法表征了负载一定量KOH和H_3BO_3的X分子筛催化剂,分析了不同改性分子筛上甲醇/甲苯吸附的原位红外特征峰,考察了KOH浓度和不同H_3BO_3负载量对改性的X分子筛甲醇/甲苯共吸附的影响,并研究了原位红外光谱定量分析结果与催化剂性能的关联性。实验结果表明,采用甲醇吸附在分子筛上的特征峰(2 824 cm~(-1))和甲苯吸附在分子筛上的特征峰(1 596 cm~(-1))的峰面积和峰面积比值可有效定量X分子筛酸碱性对甲醇/甲苯的吸附能力的影响;原位红外光谱表征结果可与催化剂性能相关联,为开发高性能甲醇/甲苯侧链烷基化反应的催化剂提供了一种重要的研究途径。     

氧化物改性MCM-22上甲苯与甲醇的烷基化性能研究

 用动态水热法合成了MCM-22分子筛,以混合稀土、乙酸镁、硅酯等为改性剂,采用浸渍法对其进行了改性。采用NH3-TPD、IR等表征了改性前后催化剂的酸性,考察了改性MCM-22分子筛上甲苯与甲醇烷基化合成对二甲苯的反应性能。结果表明,H型MCM-22分子筛在该反应中具有很高的催化活性,但是对二甲苯和二甲苯的选择性都比较低。经过混合稀土、醋酸镁改性之后,对二甲苯的选择性达到62.61%,催化剂综合性能明显提高。     

微米级HZSM-5分子筛催化剂在甲苯甲醇烷基化反应中的应用

采用浸渍法合成了不同硅铝比、晶粒大小的复合改性HZSM-5分子筛催化剂,采用XRD、SEM、NH3-TPD、TEM和低温N2吸附等手段对改性前后催化剂的结构进行了表征。在小型固定床等温反应器上考察了HZSM-5分子筛催化剂在甲苯与甲醇烷基化反应中的性能。实验结果表明,在反应温度440℃、重时空速2 h~(-1)、n(甲苯)∶n(甲醇)=2、n(H_2)∶n(H_2O)∶n(甲苯+甲醇)=8∶2∶1的优化反应条件下,具有大晶粒、高硅铝比的复合改性HZSM-5分子筛催化剂上甲苯转化率达26.2%、对二甲苯在异构体中的选择性为95.0%;在复合改性HZSM-5分子筛催化剂的基础上引入加氢金属后,催化剂的稳定性明显提高,在相同反应条件下,甲苯转化率为18%~26%,对二甲苯选择性为90%~96%,稳定运行1 700 h后催化剂未出现明显失活的现象。     

水对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应性能的影响

复合改性3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂用于甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯（PX）,在进料过程中引入一定比例的水蒸气,考察水蒸气用量对催化剂反应活性、PX选择性和稳定性的影响,采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱等表征手段对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂的新剂和7次再生剂进行分析。结果表明,在甲苯甲醇烷基化反应过程中,适量通水可提高该反应的甲苯转化率、PX选择性和催化剂抗积炭性能,这是由于水的通入降低了催化剂表面和微孔内强酸中心数量,抑制了二甲苯异构化和积炭前体生成的速率;在n（H2O）/n(甲苯和甲醇)为10∶1、反应时间为50 h的条件下,甲苯转化率可维持在23%左右,PX选择性可达74%。对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂的再生剂反应性能评价表明,积炭是导致催化剂活性下降的主要原因,通水并未对催化剂的骨架结构和活性组分有严重破坏作用,且反复再生后的催化剂反应性能均可恢复到新鲜催化剂的水平。。     

甲苯、甲醇在碱性沸石上侧链烷基化反应研究 Ⅰ.工艺参数、反应机理的探讨

研究了重量空速、反应温度、载气流速、反应时间等工艺条件对甲苯、甲醇在碱性沸石上侧链烷基化反应的影响。结果表明，虽然不同类型沸石催化剂特性不同，但工艺条件对其性能的影响是相似的。另外，基于实验结果，提出了可能的反应机理。     

原位水热合成ZSM-5/堇青石整体催化剂及其对甲苯、甲醇烷基化的催化性能

以蜂窝状堇青石为载体,采用原位水热合成法制备ZSM-5/堇青石整体催化剂,采用XRD和SEM等手段对其进行表征,考察模板剂四丙基氢氧化铵（TPAOH）用量、硅铝比和晶化时间等因素对ZSM-5分子筛在堇青石载体表面生长的影响,并评价其对甲苯、甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明：通过调节TPAOH用量、硅铝比、晶化时间等条件,可有效控制ZSM-5在堇青石表面的生长;不同硅铝比的ZSM-5在堇青石表面生长的差异较大,而通过调节TPAOH用量可有效控制ZSM-5在载体表面的负载量和晶体颗粒直径;与ZSM-5粉末催化剂相比,ZSM-5/堇青石整体催化剂上的甲苯转化率降低,而对二甲苯选择性提高;随着硅铝比增大,ZSM-5/堇青石整体催化剂上的甲苯转化率降低,而对二甲苯选择性提高。