C8芳烃异构制备对二甲苯催化剂及工艺研究

摘要

随着化工行业的发展，C8芳烃成为了一类重要的基础化工原料应用在化工的相关领域，尤其是对二甲苯的需求量最大。我国对二甲苯主要用于生产对二甲苯酸，进而生产聚酯产品。随着近年来我国的聚酯工业的快速发展面对二甲苯的需求量增大。通过C8芳烃分离的到的对二甲苯已经不能满足市场的需求，如今如何增产对二甲苯是现今社会研究的重点。采用现有的分子筛ZSM-5与丝光沸石，以一定比例进行机械挤条，获得混合分子筛CM其比例为ZSM-5∶丝光沸石∶氧化铝=3∶37∶60，以C8芳烃异构化为探针反应，进行了改性和工艺条件的优化。本研究主要内容包括：
　　⑴分别使用Re、Pt、Mg、P等溶液对分子筛CM进行了改性，改性方法为等体积浸渍法，通过对不同改性分子筛性能的评价比较，得出Pt金属改性具有较高的对二甲苯的选择性，性能较优异。并对Pt金属的最佳负载量进行了测定，最后的出Pt的负载量在0.35％时拥有最高的催化性能;基于单金属Pt金属改性负载量0.35％时性能最佳的前提，分别制备了双金属改性催化剂Pt-Re/CM、Pt-Sn/CM、Pt-P/CM、Pt-Mg/CM，并对催化剂的催化性能进行了评价，最后得出Pt-Re双金属改性系列催化剂，当Pt/Re=0.75时催化性能最佳;Pt-Sn双金属改性系列催化剂，当Pt/Sn=1.0时催化性能最佳;Pt-Mg双金属改性系列催化剂，当Mg金属的负载量为1.0％时，性能最佳;但是P的引入并不能很好的提高催化性能，相反会对催化剂稳定性造成严重影响，容易失活。之后又对各系列最佳催化剂进行了对比分析，Mg金属的引入，使催化剂表面活性钝化，从而提高了催化剂的选择性;Re和Sn金属的引入，增强了催化剂的活性，同时降低了催化剂的选择性。
　　⑵通过控制变量法对C8芳烃异构化条件进行优化，其中包括空速、温度、压力以及氢烃比，除此之外还对分子筛本身比例进行了优化。通过相应的性能评价表明:高温有利于对二甲苯达到热力学平衡，但是会增大二甲苯的损失率，增大脱甲基、脱烷基等副反应的发生;压力的增加有利于乙基苯的转化，同样过高的压力会促进C8芳烃加氢烷烃化;低空速更便于二甲苯达到平衡以及乙基苯的转化，但是也会增加C8芳烃的损失并且该条件不是独立操作参数，需要和温度压力协调;氢烃比增加有利于改善催化剂的选择性，但是带来相当大的能耗。以及分子筛的最佳比例为ZSM-5∶丝光沸石∶氧化铝=3∶37∶60，并且ZSM-5的加入有利于乙苯转化以及对二甲苯达到热力学平衡，同样会增加二甲苯的损失率降低选择性。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 概述

1．1．1 芳烃在现代国民经济中的地位和作用

1．1．2 芳烃的生产工艺

1．1．3 国内对二甲苯的需求

1．1．4 PX生产工艺

1．2 C8芳烃异构化的反应简介

1．2．1 C8芳烃异构化的主副反应

1．2．2 C8芳烃异构化工艺

1．2．3 C8芳烃异构化催化剂的发展

1．3 分子筛介绍

1．3．1 HZSM-5介绍

1．3．2 丝光沸石

1．3．3 分子筛酸性影响

1．4 分子筛的成型

1．5 分子筛的处理方法

1．5．1 离子交换法

1．5．2 浸渍法

1．5．3 机械混合法

1．6 分子筛的积炭失活

1．7 本课题研究目的与意义

第二章 实验部分

2．1 实验药品与设备

2．1．1 实验所用原料和试剂

2．1．2 实验所用仪器和设备

2．2 催化剂的制备处理

2．3 催化剂的性能评价

2．3．1 催化剂评价装置

2．3．2 催化剂的评价步骤

2．4 产物分析

2．4．1 样品分析

2．4．2 数据分析公式

2．5 催化剂的表征

2．5．1 氨-程序升温脱附表征(TPD)

2．5．2 砒啶-傅立叶变换红外光谱(Py-IR)

2．5．3 孔结构测定(BET)

2．5．4 强度测定(颗粒强度测定仪)

2．5．5 热重分析(TGA)

第三章 改性组分对催化性能的影响

3．1 ZSM-5分子筛对催化剂性能的影响

3．2 Pt／CM的性能评价及表征

3．2．1 Pt／CM的性能评价

3．2．2 Pt／CM的表征

3．3 Pt-Mg／CM的性能评价

3．4 Pt-P／CM的性能评价

3．5 Pt-Re／CM的性能评价及表征

3．5．1 Pt-Re／CM的性能评价

3．5．2 Pt-Re／CM催化剂的表征

3．6 Pt-Sn／CM的性能评价

3．7 不同改性组分最佳催化性能比较

3．7．1 单金属改性性能比较

3．7．2 双金属改性最佳性能比较

3．8 章节总结

第四章 催化反应工艺条件优化

4．1 温度对催化反应的影响

4．1．1 不同温度下催化性能评价

4．1．2 不同温度下产物分布

4．2 压力对催化反应的影响

4．2．1 不同压力下催化性能评价

4．2．2 不同压力下催化产物分布

4．3 氢烃比对催化反应的影响

4．3．1 不同氢烃比下催化性能评价

4．3．2 不同氢烃比下催化产物分布

4．4 空速对催化反应的影响

4．4．1 不同空速下催化性能评价

4．4．2 不同空速下催化产物分布

4．5 成型比例对催化反应的影响

4．6 催化剂长周期运转

4．7 本章总结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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