HZSM-5的合成、改性及催化溴甲烷甲苯烷基化反应的研究

发布时间：2022-09-30 14:16

　　对二甲苯是重要的基础化工原料之一,其市场需求量日益增加。催化合成对二甲苯是石油化工领域非常重要的生产技术。随着石油资源的日益匮乏,对二甲苯的传统生产方法受到了巨大的挑战。本课题组提出以催化技术实现天然气在常压下通过溴甲烷中间体甲基化甲苯以制备对二甲苯的构想,并取得了一定的研究成果。设计、制备转化溴甲烷和甲苯为对二甲苯的高效催化剂是研究的关键。HZSM-5分子筛因其具有可调变的骨架结构、大比表面积、可控的表面酸性和高热稳定性等特征,常被应用于甲苯烷基化反应。而HZSM-5分子筛的孔道结构、颗粒尺寸和表面酸性等理化性质都能影响其催化性能。因此,可通过HZSM-5分子筛的可控合成、改性来调控材料的理化性质,从而获得性能优异的催化剂材料。本文通过后处理改性或改变合成条件的方法对HZSM-5分子筛的晶粒尺寸、孔道结构和表面酸性等性质进行调变,从而改善HZSM-5分子筛对溴甲烷甲苯烷基化反应制备对二甲苯的催化性能。采用XRD、XRF、NH₃-TPD、SEM等多种表征手段对合成的催化剂进行表征,考察了催化剂的孔道结构、晶粒尺寸、晶相结构、表面酸性等物理化学性质,关联了催化剂的结... 

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 对二甲苯供需状况
    1.2 对二甲苯的主要生产工艺
        1.2.1 芳烃联产工艺
        1.2.2 甲苯歧化与烷基转移工艺
        1.2.3 甲苯选择性歧化工艺
        1.2.4 C_8芳烃异构化工艺
    1.3 甲醇甲苯烷基化工艺
        1.3.1 甲醇甲苯烷基化工艺概况
        1.3.2 甲醇甲苯烷基化反应催化机理
        1.3.3 甲醇甲苯烷基化制备对二甲苯的研究进展
    1.4 溴甲烷甲苯烷基化工艺
    1.5 课题的研究目的、意义和内容
第2章 溴甲烷甲苯烷基化反应的热力学研究
    2.1 引言
    2.2 溴甲烷与甲苯烷基化反应及其热效应
    2.3 反应热力学计算结果与讨论
        2.3.1 溴甲烷与甲苯烷基化反应焓变
        2.3.2 溴甲烷与甲苯烷基化反应熵变
        2.3.3 溴甲烷与甲苯烷基化反应的吉布斯自由能
        2.3.4 溴甲烷与甲苯烷基化反应的平衡常数
    2.4 小结
第3章 碱处理HZSM-5分子筛及其在溴甲烷甲苯烷基化反应中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 催化剂制备
        3.2.3 催化剂表征
        3.2.4 催化剂的性能评价
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的表征结果
        3.3.2 催化剂的催化性能
        3.3.3 催化剂的稳定性考察
    3.4 小结
第4章 以TPAOH和TEA为模板剂合成HZSM-5分子筛及其在溴甲烷甲苯烷基化反应中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 催化剂制备
        4.2.3 催化剂表征
        4.2.4 催化剂的性能评价
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的表征结果
        4.3.2 催化剂的催化性能
    4.4 小结
第5章 以TPAOH和MeEt_3N~+I~–为模板剂合成HZSM-5分子筛及其在溴甲烷甲苯烷基化反应中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂与仪器
        5.2.2 催化剂制备
        5.2.3 催化剂表征
        5.2.4 催化剂的性能评价
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂的表征结果
        5.3.2 催化剂的催化性能
    5.4 小结
第6章 甲烷经溴甲烷路线制备对二甲苯的工艺设计
    6.1 引言
    6.2 生产工艺流程
        6.2.1 甲烷溴氧化工段
        6.2.2 溴甲烷甲苯烷基化工段
        6.2.3 产物处理工段
        6.2.4 结晶分离工段
    6.3 工艺经济成本评估
    6.4 车间布置
        6.4.1 车间布置的设计依据
        6.4.2 基础资料
        6.4.3 车间布置方案
    6.5 “三废”及噪声处理
        6.5.1 “三废”及噪声处理的控制标准
        6.5.2 “三废”及噪声的处理方法
    6.6 小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读博士学位期间所发表的学术论文目录
附录B 攻读博士学位期间所发表的会议论文目录
附录C 攻读博士学位期间申请的专利目录
附录D 攻读博士学位期间获得的奖励情况
附录E 攻读博士学位期间主要参与的研究课题
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]对二甲苯市场供需分析[J]. 刘秋芳,张小虎.  山东化工. 2017(20)
[2]对二甲苯生产新技术分析[J]. 刘秋芳,王邓军,田文莉.  广东化工. 2017(18)
[3]二甲苯工艺及生产[J]. 徐虎,朱乃玺,唐立,焦晓东.  化工设计通讯. 2017(08)
[4]甲苯甲醇烷基化制对二甲苯技术调研[J]. 山炜巍.  乙醛醋酸化工. 2017 (07)
[5]中国对二甲苯市场2016年回顾与展望[J]. 骆红静,赵睿.  当代石油石化. 2017(05)
[6]中国对二甲苯市场2015年回顾与展望[J]. 骆红静,赵睿.  当代石油石化. 2016(05)
[7]改性ZSM-5-SBA-15及甲苯甲醇烷基化性能研究[J]. 詹金友,张璐璐,孙尧,沈健.  燃料化学学报. 2016(04)
[8]对二甲苯生产工艺研究进展[J]. 曾丹丹,吕利平,李航.  广州化工. 2016(03)
[9]苯和甲醇烷基化反应的热力学分析[J]. 徐亚荣,徐新良,朱学栋.  化学反应工程与工艺. 2015(05)
[10]ZSM-5-SBA-15复合分子筛制备及甲苯甲醇烷基化性能研究[J]. 刘鹏,沈健.  燃料化学学报. 2015(09)

硕士论文
[1]苯、甲醇烷基化反应催化剂与工艺开发[D]. 任广成.华东理工大学 2015
[2]多级孔道ZSM-5分子筛的合成及其在苯与甲醇烷基化中的应用[D]. 张会贞.华东理工大学 2012
[3]甲苯甲醇烷基化制对二甲苯热力学研究[D]. 王莉.北京化工大学 2009
[4]MCM-41型结构复合分子筛的合成、表征和催化性能研究[D]. 崔苗.北京化工大学 2009



本文编号：3683704