甲苯与叔丁醇烷基化反应催化剂的研究

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采用不同浓度的(NH4)2SiF6溶液对Y沸石脱铝,制备了一系列不同硅铝比的Y沸石催化剂。采用浸渍法将金属氧化物Fe2O3和MgO负载于分子筛HM上,制备了一系列不同负载量的Fe2O3/HM和MgO/HM催化剂。采用X射线衍射(XRD)、ICP等离子发射仪、热分析(TG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂的晶体结构、硅铝比、热稳定性以及酸量进行了表征,并考察了它们在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能。   (1)脱铝Y沸石催化剂。采用不同浓度的(NH4)2SiF6溶液对Y沸石脱铝补硅,制备了一系列不同硅铝比的Y沸石催化剂,考察了它们在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能。实验结果表明,随着(NH4)2SiF6浓度的提高,催化剂的硅铝比不断提高,但结晶度不断下降:当(NH4)2SiF6的浓度为0.06mol/L时,在适宜的反应条件下,即催化剂焙烧温度450℃、反应温度180℃、反应时间3h、反应物配比n(甲苯):n(叔丁醇):n(环已烷)=1:2:8、反应初压0.6MPa、催化剂用量w(反应物料):w(催化剂)=3:1时,甲苯的转化率为26.95%,对叔丁基甲苯的选择性为77.78%。   (2)丝光沸石负载Fe2O3催化剂。采用浸渍法制备了一系列不同负载量的Fe2O3/HM催化剂。用X射线衍射(XRD)、热分析(TG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂的晶体结构、热稳定性以及酸量进行了表征,并考察了它们在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能。当Fe2O3的负载量为18%时,Fe2O3仍在HM表面高度分散,且催化剂在温度高达800℃时还具有较好的热稳定性。随着Fe2O3负载量的增加,催化剂的总酸量不断下降。当Fe2O3负载量为18%时,在适宜的反应条件下,即催化剂焙烧温度650℃、反应温度180℃、反应时间3h、反应物配比n(甲苯):n(叔丁醇):n(正已烷)=1:3:8、反应初压1.0MPa、催化剂用量w(反应物料):w(催化剂)=5:1时,甲苯的转化率为36.58%,对叔丁基甲苯的选择性为78.40%。   (3)丝光沸石负载MgO催化剂。采用浸渍法制备了一系列不同负载量的MgO/HM催化剂。用X射线衍射(XRD)对催化剂的晶体结构进行了表征,并考察了它们在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能。当MgO的负载量达到5%时,MgO仍在HM表面高度分散。随着MgO负载量的增加,催化剂的活性先上升后下降。在MgO负载量为0.5%时,催化剂具有最高的活性。以0.5%MgO/HM作为甲苯与叔丁醇烷基化反应的催化剂,在适宜的反应条件下,即催化剂焙烧温度550℃、反应温度180℃、反应时间3h、反应物配比n(甲苯):n(叔丁醇):n(正已烷)=1:3:10、反应初压0.8MPa、催化剂用量w(反应物料):w(催化剂)=10:1时,甲苯的转化率为50.72%,对叔丁基甲苯的选择性为77.62%。   总之,催化剂的孔道结构、酸性质及酸量是影响其催化性能的重要因素。实验考察的三种催化剂均具有较高的对叔丁基甲苯的选择性,MgO/HM催化剂也具有较高的催化活性。
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