甲苯—甲醇在改性HZSM—5催化剂上烷基化生产对二甲苯

本文研究了用磷、钙改性HZSM-5分子筛对甲苯-甲醇选择性烷基化反应生产对二甲苯的催化性能。考察了不同磷或钙含量及磷和钙总量对改性HZSM-5分子筛催化性能的影响。结果表明,用磷和钙改性的HZSM-5分子筛,CaO比P_2O_5对提高分子筛的对位选择性影响更大。改性的HZSM-5分子筛中的适宜CaO含量为10～15m％,CaO+P_2O_5总量为19～22m％。较佳的CaO和P_2O_5含量均为10m％。在450℃、空速10.5h~(-1)下,对二甲苯选择性为93％,甲苯转化率为17.1mol％,对二甲苯产率为15.2mol％。本文还考察了反应温度和空速对催化性能的影响。     

甲苯乙基化反应中ZSM-5沸石预处理及氧化物改质剂的影响

考察了几种国产ZSM-5型沸石上甲苯乙基化的催化性能。用直接合成法制得的ZSM-5型沸石经水蒸汽及积炭处理,发现沸石的甲苯乙基化反应的对位选择性增长次序为:水处理<积炭处理<(积炭处理+水处理),而活性正好相反。用几种氧化物作添加剂对沸石改性后,其甲苯乙基化对位选择性的提高顺序为P_2O_5-MgO及P_2O_5>Sb_2O_3>MgO,而改性后活性大小次序为MgO>P_2O_5-MgO>Sb_2O_3>P_2O_5。经20毫升催化剂上反应表明,由P_2O_5-MgO复台氧化物改性的HZSM-5沸石的活性可达12.5％左右,对位选择性可达97％以上。     

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。     

化学液相沉积法改性ZSM-5沸石上甲苯择形歧化

采用化学液相沉积法制备了一系列硅改性的HZSM-5催化剂,在高压微型应反应器上评价了催化剂的甲苯歧化性能,考察了催化剂制备过程中沉积量、沉积次数对甲苯转化率和对二甲苯选择性的影响.     

Si、P、Mg改性HZSM-5提高甲苯/甲醇烷基化中对二甲苯的选择性

采用浸渍法制备了Si(正硅酸乙酯)、P(磷酸、磷酸二氢铵)和Mg(六水合硝酸镁、四水合醋酸镁)复合改性的HZSM-5催化剂。采用XRD、XPS、Py-IR、NH_3~-TPD等方法对比研究了不同磷源、镁源改性对HZSM-5催化剂物化性质的影响,并在固定床上考察了甲苯/甲醇烷基化制对二甲苯(PX)的反应性能。结果表明,用正硅酸乙酯、磷酸二氢铵和四水合醋酸镁对HZSM-5复合改性,较好的调变了催化剂的酸性和孔结构,催化剂强酸量由0.15mmol NH3·g~(-1)降为0.06mmol NH3·g~(-1),B/L值由1.33降为0.06,微孔分布变窄,最可几微孔孔径由0.88nm降为0.78nm,油相产物中对二甲苯的选择性从24.00%提高到87.20%。     

ZSM-5型沸石改性对甲苯歧化对位选择性的影响

本文研究了一系列用不同对的磷与过渡族元素化合物(Cr~(3+)、Mo~(6+)、W~(6+)、Mn~(2+),Fe~(2+)、Co~(2+))或稀土化合物或混合稀土化合物改性的 ZSM-5沸石催化剂的性能。当在这种催化剂上进行甲苯歧化反应时,对二甲苯的选择性增大。实验结果表明,用 P-Co、P-Mn、P-Cr 以及 P-La、P-Ce、P-Pr、P-Nd、P-RE(RE 为混合稀土)相匹配改性的沸石催化剂,可使甲苯歧化反应直接合成对二甲苯,对二甲苯含量在混合二甲苯中可达82～94(m%)左右。证明了采用中等酸性化合物与中等碱性化合物同时对 ZSM-5沸石催化剂进行改性能得到高的对二甲苯产率。文中还对不同元素化合物的改性机理作了初步探讨。     

磷改性HZSM-5催化剂甲醇芳构化反应条件研究

在固定床微反装置上,考察了高岭土、HZSM-5催化剂和磷(P)改性HZSM-5催化剂的甲醇反应性能,并研究了反应温度和空速(改变进料量或催化剂装填量)对P改性HZSM-5催化剂甲醇芳构化(MTA)反应的影响。结果表明,P改性HZSM-5催化剂表现出更高的芳烃收率和烯烃收率。就P改性HZSM-5催化剂的MTA反应而言,高温有利于汽油中芳烃选择性的增加,但汽油收率降低,芳烃总收率则基本保持恒定,适宜的反应温度为400℃;空速增大,甲醇反应的中间产物与催化剂接触机会减少,反应深度受到抑制,汽油和芳烃收率均降低。     

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.     

锑改性 HZSM-5上甲苯的对位选择性甲基化

用脉冲微反应装置研究了锑改性HZSM-5上甲苯甲基化反应,并用X-射线衍射、4-甲基喹啉选择性中毒等方法对催化剂进行了表征。试验表明,改性催化剂上Sb_2O_3含量存在一个阈值,低于此阈值时不出现锑的衍射峰,甲苯转化率随锑含量单调下降,对位选择性增加;高于阈值则出现Sb_2O_4衍射峰,甲苯转化率恒定,对位选择性趋于100％,外表面及孔口不再存在可被4-甲基喹啉中毒的酸中心。从而得出,抑制对二甲苯在催化剂外表面及孔口酸中心上的异构化是提高对位甲基化选择性的主要原因。     

甲苯-乙醇烷基化影响因素的考察

采用HZSM-5沸石催化剂,在反应温度为340℃、甲苯/乙醇摩尔比为1的条件下,考察了空速、N_2/(甲苯+乙醇)摩尔比对烷基化反应的影响。提出了一种筛选反应条件的优化方法。通过用B、La、P、B-La单双离子改性的ZSM-5沸石催化剂进行甲苯/乙醇烷基化反应,都得到了较理想的反应结果。其中用单一硼离子改性的ZSM-5沸石催化剂,甲苯转化率可达22.90％,对甲乙苯选择性为98％。     

磷氧化物改性HMCM-22催化剂的制备及其择形催化合成对二甲苯

以磷酸三乙酯为磷氧化物前驱物通过浸渍法制备了一系列磷改性HMCM-22催化剂,在固定床反应器上考察了甲苯与碳酸二甲酯烷基化合成对二甲苯的择形催化性能。通过N2吸附脱附、NH3-TPD和吡啶吸附红外光谱等手段对催化剂进行了表征,并考察了反应温度及空速对甲苯烷基化过程的影响。实验结果表明：以磷酸三乙酯为磷氧化物的前驱物制备的磷改性HMCM-22催化剂在甲苯烷基化合成对二甲苯过程中不仅表现出优异的择形性能,而且还保持了较高的催化活性。这主要是由于磷酸三乙酯有较大的分子尺寸,浸渍过程中不仅覆盖了分子筛外表面酸性位,而且还保证其孔内的酸性位不受影响。     

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。     

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。     

P/HZSM-5分子筛催化剂催化乙醇制备低碳烯烃的研究

采用(NH4)3PO4溶液浸渍改性HZSM-5分子筛,制备了P/HZSM-5催化剂,并使用微型固定床反应器考察其对乙醇催化脱水制备低碳烯烃的催化性能。结果显示,适当量的P改性得到的P/HZSM-5催化剂能显著提高丙烯和丁烯的选择性,抑制低碳烷烃C1~C4生成。在此基础上考察了反应温度、空速、反应时间对催化剂性能的影响。当催化剂P质量分数为3.0%,反应温度450℃,空速为3.16h-1时,反应得到的丙烯选择性高达30%。并使用TG-DTG热重分析手段对使用过的P/HZSM-5催化剂进行积炭失活表征与分析。     

合成气在以锑改性的HZSM-5分子筛为酸性组份的双功能催化剂上直接转化制二甲醚

 采用固态离子交换法制备了一系列不同氧化锑Sb2O3含量(0~30%)的锑改性HZSM-5分子筛，并以其为酸性组分与铜基甲醇合成活性组分组成双功能催化剂，在连续流动加压固定床反应器上考察了对合成气直接制二甲醚反应的催化性能。结果表明，在温度为260 ℃、压力为4 MPa和原料气空速为1500 ml/(g.h)的反应条件下，HZSM-5分子筛经适量的Sb2O3改性后，产物中二甲醚的选择性由改性前的55%显著提高到69%，而二氧化碳和烃类副产物的选择性则分别由32.4%和9.3%降低到约27%和0.6%。结合NH3-TPD酸性表征结果可知，Sb2O3改性显著提高二甲醚选择性的主要原因是其明显减少了HZSM-5分子筛强酸中心的数量。另外，还考察了反应条件如温度(240-280 ℃)、压力(3-5 MPa)和原料气空速(1500-5000 ml/(g.h))对双功能催化剂反应性能的影响。     

硅磷镁改性对纳米HZSM-5催化苯和甲醇烷基化反应的影响

采用等体积浸渍法对纳米HZSM-5催化剂进行Si、P、Mg改性,通过X射线衍射、SEM、NH3程序升温脱附、吸附吡啶红外光谱和热重差热分析等方法对改性前后的催化剂进行了表征。在固定床反应器上通过苯和甲醇烷基化反应考察催化剂的活性和稳定性。结果表明,采用Si、P、Mg改性的纳米HZSM-5催化剂,苯与甲醇烷基化反应产物中对二甲苯的选择性明显提高,就(6%SiO2+5%P2O5+3.5%MgO)/纳米HZSM-5催化剂而言,对二甲苯选择性达到70%;反应尾气中乙烯和丙烯的含量较高,甲醇含量增加。由于改性后催化剂的孔道窄化,稳定性较HZSM-5降低,水蒸气的存在可以提高催化剂稳定性。     

改性HZSM-5催化剂用于MTP反应的研究

考察了不同硅铝比的HZSM-5催化剂和磷、镁或铈改性的HZSM-5催化剂在甲醇制丙烯(MTP)反应中的催化性能。研究了在Mg-HZSM-5和Ce-HZSM-5的催化作用下,反应温度、液时空速、进料组成对MTP反应的影响。确定较佳的反应条件为:温度为380℃～400℃,WHSV在5 h-1左右,纯甲醇进料。在此条件下,Ce-HZSM-5的丙烯产率达55%。     

镁、硅、锑改性 HZSM-5沸石的性能研究

本文考察了经镁、硅、锑化合物浸渍改性HZSM-5沸石的酸性分布、吸附和甲苯乙基化反应催化性能。改性ZSM-5沸石的孔道被部分阻塞,强酸中心数目降低,B 酸中心减少而L 酸中心增多。HZSM-5沸石上甲苯乙基化反应产物成分接近平衡组成,而MgZSM-5的对位选择性高达99.5%。改性后沸石的对位选择性提高,反应活性下降。实验表明,酸性分布比孔径效应对提高沸石的对位选择性影响更大,B 酸中心是甲苯乙基化和对-甲乙苯异构化反应的主要活性中心。     

甲苯甲醇流化床催化制对二甲苯工艺研究

研究了甲苯和甲醇为原料通过流化床催化工艺选择性制备对二甲苯工艺,考察了催化剂粒度、催化剂积炭、温度、压力、水/甲苯比及甲苯质量空速对反应的影响。结果表明,反应压力对转化率和选择性影响较小,在合适的粒度和催化剂积炭范围内,较佳的工艺条件为:500~520℃,水/甲苯质量比0.2,甲苯质量空速2~4 h~(-1)。在较佳的工艺条件下,甲苯单程转化率可以超过50%,甲醇单程转化率大于98%,对二甲苯的选择性大于85%。     

邻氯甲苯异构化制间氯甲苯和对氯甲苯

以甲苯作稀释剂、以 HZSM-5沸石为催化剂,常压下在积分反应器上研究了邻氯甲苯的异构化反应。探讨了稀释剂用量、载气种类和用量、反应温度、重时空速(邻氯甲苯)以及催化剂中粘结剂含量等对邻氯甲苯异构化的影响。甲苯之类的稀释剂是邻氯甲苯常压异构化中 HZSM-5沸石催化剂表面结焦的抑制剂。H_2的存在可提高本反应中 HZSM-5催化剂的抗结焦能力。间氯甲苯选择性随着空速增大而略有提高。减活的催化剂再生后活性完全恢复。