酸处理改性ZSM-5催化剂在苯、甲醇烷基化反应的应用

发布时间：2017-08-26 08:25

  本文关键词：酸处理改性ZSM-5催化剂在苯、甲醇烷基化反应的应用

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【摘要】：本文研究了适用于苯、甲醇烷基化反应的催化剂,主要探讨了酸浸渍改性、酸和碱处理改性在ZSM-5分子筛催化剂的应用。并用氮气吸脱附、氨气程序升温脱附、傅里叶红外变换和X射线衍射等方法对催化剂进行表征,以得到催化剂的物理和化学性质,从而加深对苯、甲醇烷基化反应催化剂的理解。研究结果表明：ZSM-5催化剂的酸性、酸量、酸强度、孔道结构、比表面积、孔容等理化性质均对催化剂催化苯与甲醇烷基化反应的催化性能产生较大影响。ZSM-5催化剂通过负载Pt和HCl浸渍改性后,甲苯和二甲苯(TX)的总选择性能够达到90%。当PtZSM-5催化剂负载1%的HCl时,其催化苯和甲醇烷基化反应的TX总选择性达到最高值90.33%。PtZSM-5催化剂通过磷钨酸浸渍改性后,TX的总选择性增加到89.3%。经不同酸和NaOH处理改性后,催化剂的转化率显著上升,均达到50%左右。其中,经NaOH和磷酸处理的催化剂,苯的转化率达到52.60%,比改性前催化剂提高了近14个百分点；甲苯选择性略微降低,均在55%左右,而二甲苯选择性显著增加,达到33%左右；副产物乙苯的选择性明显降低,而三甲苯选择性则小幅增加。催化剂进一步负载MgO后,造成苯的转化率略微下降,但TX总选择性增加。通过对酸处理所用磷酸浓度的研究表明磷酸浓度的影响不是很大。在NaOH和1.5 mol/L磷酸处理的催化剂中苯的转化率达到52.6%,TX总选择性近90%。催化剂在负载MgO后,会造成苯转化率的下降,但是有利于TX总选择性的提高。其中经NaOH和2.0 mol/L磷酸处理的ZSM-5催化剂在负载MgO后,苯的转化率为47.80%,TX总选择性达到90.30%,具有较好的开发价值。
【关键词】：苯 甲醇 烷基化 ZSM-5 酸碱处理
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O621.251
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-12
• 1.1 对二甲苯的市场现状10
• 1.2 甲醇的市场现状10
• 1.3 苯的市场现状10-11
• 1.4 课题研究的目的及其意义11-12
• 第2章 文献综述12-23
• 2.1 苯与甲醇烷基化催化剂研究进展12-13
• 2.2 甲苯与甲醇烷基化反应制对二甲苯研究进展13-16
• 2.2.1 甲苯与甲醇烷基化反应的机理13-14
• 2.2.2 甲苯与甲醇烷基化催化剂研究进展14-16
• 2.3 ZSM-5分子筛简介16-19
• 2.3.1 ZSM-5分子筛的结构特征16-18
• 2.3.2 ZSM-5分子筛改性研究进展18
• 2.3.3 ZSM-5分子筛的工业化应用18-19
• 2.4 多级孔ZSM-5分子筛的研究19-22
• 2.4.1 多级孔ZSM-5分子筛简介19
• 2.4.2 化学后处理法合成多级孔ZSM-5分子筛19-21
• 2.4.3 用介孔模板剂直接合成多级孔ZSM-5分子筛21-22
• 2.4.4 多级孔ZSM-5分子筛在苯、甲醇烷基化反应的应用22
• 2.5 本课题研究思路和方法22-23
• 第3章 实验部分23-28
• 3.1 实验原料及药品23
• 3.2 实验仪器与装置23-26
• 3.3 产物的分析测定26
• 3.4 催化剂表征26-27
• 3.4.1 X射线衍射(XRD)26
• 3.4.2 氨程序升温脱附(NH_3-TPD)26-27
• 3.4.3 N_2吸附(BET)27
• 3.4.4 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)27
• 3.4.5 扫描电镜(SEM)27
• 3.5 实验数据处理方法27-28
• 第4章 HCl改性的Pt/ZSM-5催化剂研究28-34
• 4.1 催化剂的制备28
• 4.2 XRD表征28-29
• 4.3 NH3-TPD表征29
• 4.4 BET表征29-31
• 4.5 HCl改性的PtZSM-5在苯、甲醇烷基化反应中的应用31-33
• 4.6 结果与讨论33-34
• 第5章 不同酸浸渍改性的ZSM-5催化剂研究34-41
• 5.1 催化剂制备34
• 5.2 有机酸浸渍改性的ZSM-5在苯、甲醇烷基化反应中的应用34-37
• 5.2.1 催化剂表征34-35
• 5.2.2 烷基化性能考评35-37
• 5.3 杂多酸改性的ZSM-5在苯、甲醇烷基化反应中的应用37-39
• 5.3.1 催化剂表征37
• 5.3.2 催化性能考评37-39
• 5.4 有机酸浸渍改性在多级孔ZSM-5催化剂的应用39-40
• 5.5 结果与讨论40-41
• 第6章 有机酸改性经NaOH处理的ZSM-5催化剂研究41-51
• 6.1 催化剂的制备41-42
• 6.2 有机酸和NaOH处理的ZSM-5催化剂在苯、甲醇烷基化反应的应用42-46
• 6.2.1 XRD表征42
• 6.2.2 NH_3-TPD表征42-43
• 6.2.3 BET表征43-45
• 6.2.4 苯、甲醇烷基化催化性能45-46
• 6.3 MgO改性的多级孔ZSM-5在苯、甲醇烷基化反应中的应用46-50
• 6.3.1 NH_3-TPD表征46-48
• 6.3.2 BET表征48-50
• 6.4 结果与讨论50-51
• 第7章 磷酸改性经NaOH处理的ZSM-5催化剂的研究51-57
• 7.1 催化剂的制备51
• 7.2 酸处理所用磷酸浓度对催化剂催化性能的影响51-54
• 7.2.1 XRD表征51
• 7.2.2 NH_3-TPD表征51-52
• 7.2.3 BET表征52-53
• 7.2.4 催化性能评价53-54
• 7.3 MgO改性对催化性能的影响54-56
• 7.3.1 NH_3-TPD表征54-55
• 7.3.2 BET表征55
• 7.3.3 催化性能评价55-56
• 7.4 小结56-57
• 第8章 结论57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

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