分子篩催化轉(zhuǎn)化甲醇合成有機化學品的研究.pdf

1、作為C1化工的主要產(chǎn)品之一，甲醇既是清潔燃料也是重要的有機化工原料。以甲醇作為原料，開發(fā)各種衍生化學品的綠色合成路徑，已成為C1化學研究的熱點。甲醇氣相脫水制備二甲醚工藝是目前二甲醚的主要合成工藝，但該催化體系仍存在局部過熱、烯烴副產(chǎn)物多、容易積碳失活等缺點。甲苯甲醇烷基化工藝是合成對二甲苯的新工藝，以甲醇為烷基化試劑更有助于實現(xiàn)工藝的綠色化。怎樣有效提高對二甲苯的選擇性是目前研究的重點問題。研發(fā)以分子篩催化劑為基礎、高活性、高選擇和高

2、穩(wěn)定性地合成二甲醚、對二甲苯的合成路線，對于促進甲醇的綜合利用和C1化學工業(yè)的發(fā)展都具有重要的意義。 論文以研發(fā)高效合成二甲醚、對二甲苯的綠色化工工藝為目標，分別從分子篩的合成、分子篩催化劑的結(jié)構(gòu)特點和反應工藝條件等方面進行了詳細的考察，取得的主要結(jié)果如下： 1.在甲醇氣相脫水合成二甲醚反應中，考察了分子篩的拓撲結(jié)構(gòu)、酸性及反應工藝條件對反應的影響。研究發(fā)現(xiàn)，ZSM-22、ZSM-23和FER三種分子篩具有能夠抑制hyd

3、rocarbon pool中間體的形成的合適的拓撲結(jié)構(gòu)，使得這三種分子篩催化劑具有很高的二甲醚選擇性。分子篩的Bronsted酸中心和Lewis酸中心都是甲醇脫水反應的活性中心，而強酸中心是烯烴產(chǎn)生的主要場所。研究表明，采用硅鋁比為60的HZSM-23分子篩作為催化劑，優(yōu)化的工藝條件為：0.5g催化劑，原料空速5h-1，反應溫度300℃，反應壓力0.1Mpa，在此條件下甲醇轉(zhuǎn)化率為95.1％，二甲醚選擇性為95.5％。最后，基于文獻和研

4、究結(jié)果，提出了分子篩上甲醇脫水反應可能的路徑。 2.在甲苯甲醇烷基化合成對二甲苯反應中，考察了分子篩的拓撲結(jié)構(gòu)、酸性、粒徑及反應工藝條件的影響，并進一步對分子篩進行硼改性處理。研究發(fā)現(xiàn)，ZSM-5分子篩具有合適的孔道結(jié)構(gòu)和易于調(diào)節(jié)的酸性，適合作為該反應的催化劑。通過提高硅鋁比和合適量的硼改性來抑制分子篩的強酸中心以及窄化孔道，可以抑制甲苯的歧化和對二甲苯的異構(gòu)化等副反應：通過控制分子篩的粒徑，可以增大分子篩的擴散限制，從而實現(xiàn)提