合成对二乙苯催化剂的制备和表征

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对二乙苯是一种重要的解吸剂,解吸工艺过程要求对二乙苯的纯度在95%以上。在合成法生产对二乙苯的过程中(本论文选择乙苯与乙醇烷基化法),ZSM-5分子筛因其独特的孔道结构和形状选择性,被广泛的用作本反应催化剂的基质。但是文献中有关对位选择性的研究基本是基于单元素高含量的改性方法,很少有涉及到双元素或是三元素的改性。 我们采用多元素低含量的改性方法对MFI型沸石进行改性,对不同元素的改性量和改性作用进行基础性的探讨。我们发现,在双元素改性的过程中,B(1%)-Co(2%)-ZSM-5具有最好的反应活性和稳定性;当用磷改性时,随着磷改性含量的增加,B酸中心逐渐减少,而L酸中心则呈现出一种先增加后降低的趋势。适当的磷(1wt%)改性可以取代部分非骨架铝形成P-L酸中心,然而过多的磷(4wt%)会破坏ZSM-5的骨架结构,使分子筛的孔道变小甚至坍塌。在三元素改性时,随着磷和镁含量的增加,催化剂的活性逐渐降低,选择性逐渐升高。同时我们还系统地讨论了反应条件对催化性能的影响,发现催化剂都是在反应温度为370℃,乙苯与乙醇摩尔比为2以及进料质量空速为6h-1的条件下,具有最优的综合性能。 此外,我们还采用了最近研究较多的分子筛氮化方法调节ZSM-5的酸性,发现氮化后H-ZSM-5的选择性和反应稳定性均有所提高。这主要是因为氮化导致了B酸中心的减少。对Mg(1%)-ZSM-5进行氮化后,由于酸性降低的太多,它的初始活性只有7.9%,并且随着反应的进行,迅速失活。 同时,我们还研究了其它沸石对本反应的催化性能。我们发现,H-MCM-22和β型分子筛由于孔道较大,对二乙苯的选择性很低,但是它们的反应稳定性较好。磷铝系列分子筛(AlPO-5、SAPO-5、SAPO-11、SAPO-34)以及H-MCM-41等催化剂都没有活性。这说明乙苯与乙醇烷基化合成对二乙苯不仅要求催化剂具有合适的孔道,而且还要有一定的酸强度。
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