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本文对重芳烃加氢脱烷基制备苯、甲苯、二甲苯(BTX)的反应进行了详细研究。通过借助体系中物质的热力学数据,建立了体系的反应网络,并进行了热力学分析;然后以HMCM-56分子筛为载体,NiOx为主活性组分,制备了一系列不同NiOx含量、不同添加助剂和不同浸渍方式的重芳烃加氢脱烷基催化剂,并考察了催化剂的反应性能;最后还研究了偏三甲苯在6%NiOx/HMCM-56催化剂上的反应网络和机理。
结果表明:当NiOx负载量为6%时,NiOx在HMCM-56分子筛上达到了分散阀值,不同助剂的加入对6%NiOx/HMCM-56催化剂的反应性能都产生了影响,其中以La2O3的引入对催化剂的活性提高最为显著,同时以共浸渍方式引入La2O3可以使NiOx在载体上的分散度明显增加,随着La2O3加入量的增加,加氢脱烷基深度加大,重芳烃的C9+转化率、BTX收率都有所增大,但当La2O3加入量为3%时二甲苯的选择性最大。采用3%La2O3/6%NiOx/HMCM-56催化剂进行加氢脱烷基反应时,较佳的反应条件为:T=460℃、P=3.0MPa、WHSV=3.62h-1、V(H2):V(C9+)=1600。在此条件下反应,重芳烃加氢脱烷基的C9+转化率、BTX收率及BTX选择性分别为75.23%、63.36%、84.23%。由机理研究可得:偏三甲苯在6%NiOx/HMCM-56催化剂上的反应主要有加氢脱烷基反应、异构化反应、歧化反应和加氢裂解反应。各反应机理为:加氢脱烷基反应按自由基反应机理进行;歧化反应和异构化反应都按碳正离子反应机理进行;加氢裂解反应先是芳烃在金属中心加氢生成环烷烃,然后开环裂解成低碳烷烃两步进行。