固体酸催化二氯苯异构化制间二氯苯工艺开发

作     者：靳佳乐 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白雪峰;吴伟

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：对二氯苯 间二氯苯 ZSM-12分子筛 ZSM-5分子筛 改性 

摘      要：本文考察了担载型磷钨酸和各种结构的沸石分子筛催化剂在对二氯苯异构化反应中的催化反应性能,纳米ZSM-5和ZSM-12分子筛分别表现出最高的催化活性和间二氯苯选择性。分别对ZSM-12和ZSM-5分子筛进行酸脱铝、碱脱硅、离子交换以及同晶置换改性,通过XRD、SEM、XRF、N2物理吸附、Py-IR、NH3-TPD等一系列手段对改性前后样品的结构和酸性进行了表征,并在固定床反应器内对改性前后的分子筛催化对二氯苯异构化反应性能进行了评价。研究结果表明,碱脱硅改性后的ZSM-12分子筛总酸量增加,介孔孔容增大,在催化对二氯苯异构化反应中对二氯苯的转化率和间二氯苯的选择性均明显提高。在45℃下用0.8mol/L的NaOH溶液处理0.5h的改性ZSM-12分子筛在对二氯苯异构化反应中表现出最佳的催化性能,在固定床微型反应器中反应5h后对二氯苯的转化率为20.1%,间二氯苯的选择性高达95.5%。对微米ZSM-5分子筛分别用柠檬酸和氢氧化钠溶液进行改性,结果表明,改性后的分子筛产生了更多的缺陷位,且强度减弱,酸性位密度增大,致使对二氯苯的转化率提高,间二氯苯的选择性也呈现提高的趋势。对纳米ZSM-5分子筛进行离子交换和同晶置换改性,改性后的样品酸强度和酸量均减小,导致对二氯苯的初始转化率降低,间二氯苯的选择性增加。对纳米ZSM-5分子筛用混合碱进行改性,改性后的样品强酸量没有明显变化,总酸量增大,分子筛晶内产生二次介孔致使对二氯苯的转化率和间二氯苯的选择性均有所提高,而且改性后分子筛的失活速率降低。用氢氧化钠溶液和四丙基氢氧化铵的混合碱改性的样品NZ5-0.4HAT在对二氯苯异构化反应中表现出最高的催化活性,反应5h后对二氯苯的转化率为53%,间二氯苯的选择性可达到90%。考察了改性前后纳米ZSM-5分子筛在对二氯苯异构化反应中的使用寿命。实验结果表明,与未改性样品相比,混合碱改性后的纳米ZSM-5分子筛失活速率减小。而且在反应30h后,对二氯苯的转化率和间二氯苯选择性均没有明显下降。对反应后的催化剂进行烧炭动力学研究结果表明,用混合碱改性后的纳米ZSM-5分子筛的积碳量和烧炭活化能均小于未改性样品,而且积碳更容易除去。