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《湖南大学》 2012年
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溴甲烷甲基化甲苯制备对二甲苯的催化研究

欧阳强  
【摘要】:催化合成对二甲苯是石油化工行业十分重要的技术。本论文以综合利用天然气资源,采用溴甲烷为甲基化试剂择型催化合成对二甲苯为研究目标,通过设计合成HZSM-5,并对其改性等,获得了性能优异的择型催化剂,系统研究了催化剂的物化性质与其性能之间的关系,取得了如下主要研究成果。 采用Si和P对HZSM-5分子筛进行组合改性后,其催化性能要明显好于单独采用Si或P改性的催化剂;甲基硅油和P_2O_5的最佳负载量分别为8wt%和3wt%。在最优的反应条件下(反应温度为400oC,WHSV_(toluene)=2.0h~(-1),溴甲烷与甲苯的摩尔比为2),对二甲苯的选择性大于93%,收率超过21%。通过关联催化剂的表面性质与催化性能获知,甲苯的转化率取决于催化剂的总酸量;而对二甲苯的选择性与催化剂的中强酸含量有关,与中强酸位点的位置无关;减少中强酸的含量有利于对二甲苯选择性的提高。另外,对二甲苯异构化反应与强酸位点的位置(内表面或外表面)无关。催化剂的失活主要是由溴甲烷低聚和积碳引起。 为了获得活性更高的催化剂,对分子筛HZSM-5中的SiO_2/Al_2O_3比以及颗粒尺寸进行了优化。在此基础上,采用原位生长的方法合成了Silicalite-1/HZSM-5核壳型分子筛,并考察了核相分子筛预处理以及壳相分子筛溶胶中模板剂用量对核壳分子筛合成的影响。结果表明,合适的SiO_2/Al_2O_3及颗粒尺寸大小有利于甲苯的转化和对二甲苯选择性的提高;核相分子筛的预处理对核壳分子筛的形貌及催化性能有一定的影响;在合成核壳分子筛过程中,壳相溶胶中SiO_2与TPAOH的投料比影响核壳分子筛Silicalite-1/HZSM-5的合成及其催化性能。当采用投料SiO_2/Al_2O_3为150,颗粒尺寸约12μm的未经处理的HZSM-5分子筛为核,壳相溶胶中SiO_2/TPAOH=1:0.12合成的核壳分子筛,在溴甲烷甲基化甲苯反应中表现出较好的催化性能,甲苯的转化率为48.1%,对二甲苯的选择性达56.4%,收率超过21%。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ241.13

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【参考文献】
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【共引文献】
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