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本文系统地研究了酸处理和金属改性对β分子筛酸性的影响,以及改性Hβ分子筛催化甲苯与重芳烃烷基转移反应的性能。
通过XRD、IR及NH3-TPD等方法的表征,研究了酸处理过程中酸的种类、酸浓度、处理温度等因素对分子筛的硅铝比、酸性质等的影响。研究结果表明:通过酸处理可有效提高β分子筛的硅铝比,并可调变它的表面酸性;与盐酸、草酸和柠檬酸相比,以水杨酸处理效果最优,水杨酸处理后的Brosted酸量、Lewis酸量以及总酸量增加较多,且Hβ分子筛强酸中心和弱酸中心酸性相对最强,可有效地提高甲苯与重芳烃烷基转移反应的转化率和选择性。
比较多种金属改性对Hβ分子筛的影响,以M1和M2金属氧化物复合改性效果最好。Py-IR及NH3-TPD表征结果表明:Hβ分子筛经M1、M2金属氧化物复合改性后总酸量增加,Brosted酸量增加幅度较大。M1、M2复合改性后的催化剂,不仅能够提高甲苯与重芳烃烷基转移反应的活性和选择性,还能有效提高催化剂的稳定性。催化剂M1-M2/Hβ中金属M1相对含量为2a%、金属M2为2b%时,催化性能最佳。
在临氢条件下,反应温度400℃、氢烃比2.5(mol/mol)、重量空速WHSV4.0h-1。、反应原料甲苯/碳九芳烃为30/70(wt/wt)、碳十芳烃含量为10wt%条件下,200h稳定性试验反应结果为:碳九芳烃转化率72.36%,目的产物苯和碳八芳烃的总选择性为97.68mol%,表明该改性β分子筛催化剂具有综合利用重芳烃资源增产苯和碳八芳烃的优良性能,具有较好的工业应用前景。