ZSM-5和ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化反应研究

石油炼制与化工 ›› 2017, Vol. 48 ›› Issue (2): 73-78.

ZSM-5和ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化反应研究

杨大强¹,闻振浩¹,何暄¹,朱学栋^1,2

1. 华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心
2. 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室

收稿日期:2016-07-11 修回日期:2016-08-21 出版日期:2017-02-12 发布日期:2017-01-17
通讯作者: 朱学栋 E-mail:xdzhu@ecust.edu.cn
作者简介:2016-10-30
基金资助:
国家自然科学基金项目;教育部博士点基金资助项目

STUDY ON ALKYLATION OF BENZENE WITH METHANOL OVER ZSM-5 AND ZSM-11 ZEOLITES

Received:2016-07-11 Revised:2016-08-21 Online:2017-02-12 Published:2017-01-17
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摘要/Abstract

摘要： 采用水蒸气辅助晶化法合成ZSM-5、ZSM-11和多级孔ZSM-11分子筛，运用XRD、SEM、NH3-TPD、N2吸附-脱附和TG方法对合成的分子筛进行表征。结果表明：所合成的ZSM-5和ZSM-11分子筛的比表面积、微孔体积、晶粒大小和酸性等物化性质相似；多级孔ZSM-11分子筛引入了大量介孔，微孔体积得以保留。合成的分子筛催化苯与甲醇烷基化反应结果表明，ZSM-11相对于ZSM-5表现出更高的反应活性和稳定性，这是因为C7、C8等芳烃分子在ZSM-11孔道内扩散更快；多级孔ZSM-11相对于微孔ZSM-11反应活性进一步提升，在反应温度460 °C、压力0.2 MPa、质量空速3 h-1的条件下，苯转化率达到54.3%，甲苯和二甲苯总选择性达到91.9%，其中二甲苯选择性为37.9%，该催化剂在反应240 h内保持良好的稳定性，相对于微孔ZSM-11，寿命显著提升。

关键词: ZSM-5, ZSM-11, 苯, 甲醇, 烷基化

Abstract: Zeolites of ZSM-5, ZSM-11 and hierarchical pore structure ZSM-11 were synthesized via steam-crystallization and characterized by XRD, SEM, NH3-TPD, BET and TG techniques. The results show that synthesized ZSM-5 and ZSM-11 possesses similar BET surface area, micropore volume, crystal size, and acidity. Mesopores were introduced in hierarchical ZSM-11, and the micropores of the ZSM-11 sieve were retained. In the alkylation of benzene with methanol, ZSM-11 showed better activity and stability compared with ZSM-5, owing to the higher diffusion rates of the C7, C8 and other aromatics in ZSM-11 sieve. Hierarchical ZSM-11 performed further improvement in activity in contrast with conventional ZSM-11. At 460°C, 0.20MPa and the WSHV of 3h-1, the benzene conversion reaches 54.3%, and the total selectivity for toluene and xylene is 91.9% with xylene selectivity of 37.9%. Meanwhile, the activity of hierarchical ZSM-11 is stable after 240 h on stream, showing better stability than micropore ZSM-5 sieve.

Key words: ZSM-5, ZSM-11, benzene, methanol, alkylation

中图分类号:

杨大强闻振浩何暄朱学栋. ZSM-5和ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化反应研究[J]. 石油炼制与化工, 2017, 48(2): 73-78.

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