随着化学工业的快速发展,精细化工也有了长足的进步。全球市场对于化工基础原料芳烃中的苯、甲苯和二甲苯（BTX）有着巨大需求。我国作为世界石油资源最大的进口大国,对于石油资源有着严重的依赖,通过传统的石油重整工业制备BTX很难满足要求。通过低碳烷烃芳构化技术,不仅能回收利用油田和炼油厂产生的副产物丁烷等低碳烷烃,还能高效利用液化石油气（LPG）中大量的丁烷。基于此,选用正丁烷为原料,以ZSM-5和HZSM-5催化剂,在固定床微反应器进行正丁烷无氧芳构化的研究,具体内容如下:1.采用等体积浸渍法将不同含量的Zn（1～4 wt%）金属引入到ZSM-5催化剂上进行正丁烷无氧芳构化反应。通过对Zn改性后的ZSM-5催化剂进行金属元素含量分析发现,Zn金属具有良好的负载率;对Zn改性后的催化剂进行XRD分析发现,Zn金属具有良好的分散性,并且金属Zn的引入对催化剂的晶型并未造成破坏;对改性后催化剂进行N₂吸脱附分析发现,随着Zn含量的增加,催化剂的比表面积与孔体积出现规律性的减少;当Zn金属含量为2.0 wt%时,强酸比例较大,催化剂对于正丁烷无氧芳构化制备BTX效果最佳。运用响应面进行考察时,首先,通过单变量实验,确定工艺条件中反应温度、GHSV和金属负载量在响应面中的考察范围;然后通过Box-Behnken数学模型对三因素进行拟合确定BTX收率与三因素的数量关系,并得到三者影响的强弱关系为:GHSV>温度>金属负载。2.考察不同浓度的Na OH溶液对HZSM-5催化剂改性的影响,并考察改性后催化剂的催化活性。运用Na OH溶液对HZSM-5催化剂改性会使催化剂的物理化学性质发生变化,从而影响催化剂的催化性能。对碱改性后的催化剂进行XRD分析发现,催化剂衍射峰的强度随着碱浓度增加而逐渐降低;对碱改性后的催化剂进行N₂吸脱附分析发现,催化剂的空体积和平均孔径随着碱浓度的增加而逐渐增加;对碱改性后的催化剂进行粒径分析发现,小颗粒催化剂数量随着碱浓度的增加,先减小后增加;当Na OH溶液浓度为0.2 mol/L时,催化剂中粒径较小的颗粒最少,催化剂表现出最好的催化活性,对于反应产物中BTX选择性和收率最高可达35.7%和35.0%。3.在确定最佳碱溶液浓度的基础上,再对HZSM-5催化剂进行Zn改性,制得复合改性催化剂,并考察复合改性催化剂对于正丁烷无氧芳构化的影响。通过与未经改性、仅Na OH溶液改性和仅金属Zn改性制备的HZSM-5催化剂进行对比,发现复合改性制得的催化剂具有较好的催化活性和催化稳定性。实验表明,复合改性催化剂对BTX选择性和收率最高可达52.1%和47.8%。对反应后催化剂的积碳进行XPS分析发现,复合改性制备的催化剂会生成较少的石墨类积碳;对反应后积碳催化剂的热重分析表明,复合改性催化剂生成的积碳最少,同时生成的积碳中有较多的是低温积碳,这有利益催化剂的再生。