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1、MCM-22分子筛用于苯与丙烯烷基化反应的研究研究?开发石化技术,2011,18(1):5PETROCHEMICALINDUSTRYTECHNOL0GYMCM一22分子筛用于苯与丙烯烷基化反应的研究韩静,郝东刚,谭涓,刘靖(1.大连理工大学化工学院工业催化系,辽宁大连1160242.中国石油吉林石化分公司染料厂,吉林吉林132021)摘要:采用两种改性剂对MCM一22分子筛改性处理,并对其在低温,低苯烯比(摩尔比)条件下的催化性能进行评价.结果表明,在140℃,苯烯比为1.52时,改性剂A处理的MCM一22分
2、子筛有较好的催化活性和稳定性,苯的平均转化率达44.O%,在反应100h时,催化剂活性依然很高,且其产物中的正丙苯含量维持在170txg/g以下.关键词:MCM一22分子筛B分子筛异丙苯烷基化正丙苯异丙苯是一种重要的有机化工原料,主要用于生产苯酚和丙酮,部分用于生产苯乙酮及合成橡胶和树脂的单体仅一甲基苯乙烯.传统异丙苯生产工艺为固体磷酸法和三氯化铝法,自20世纪90年代后,多种沸石催化剂(Y,B,MCM一22和丝光沸石)成功地应用于异丙苯工业装置,表现出优良的催化性能lll.目前,异丙苯生产工艺的研究和开发主
3、要集中在研制高效,低能耗,并能在低苯烯比(摩尔比,以下同)条件下生产高浓度目的产物的新型催化剂上闭.MCM一22分子筛是美国Mobil公司于1990年开发成功的一类特殊的中孔分子筛.1994年Leonowicz等[31确定了MCM一22分子筛的结构,1997年被国际沸石联合会命名为MWW.由于MCM一22分子筛具有独特的孔道结构,高的热稳定性,大的表面积以及良好的催化性能,而使其在石油催化方面具有广阔的应用前景.本工作采用不同改性剂对MCM一22分子筛原粉进行了处理,在低温,低苯烯比条件下,与改性的p分子筛催
4、化剂及参比催化剂进行了对比研究,为合成异丙苯催化剂和工艺的改进提供了研究基础.1实验部分1.1催化剂的制备称取一定量的MCM一22分子筛原粉,用研钵研碎,在一定的温度下用改性剂A或B溶液交换,控制粉液质量比为1:8左右,搅拌2h后抽滤洗涤;然后重复上述步骤,抽滤洗涤直至其溶液的pH值为7;交换得到的试样在110℃烘箱中烘干,然后与黏合剂,胶溶剂和水等均匀混合成团后,在挤条机上挤压成型;最后将成型催化剂自然晾干(约20h),并进行程序升温焙烧,即得到成型催化剂试样,分别标记为MCM一22(A)和MCM一22(B
5、).用改性剂A溶液处理B分子筛,经洗涤,烘干及成型处理后得到的试样标记为13(A).已工业化的分子筛催化剂作为参比剂直接用于实验.1.2反应性能评价条件催化剂的快速失活实验在小型固定床上进行,反应原料为苯和丙烯,苯烯比为1.52,反应压力为3.5MPa,催化剂装填量为1g,质量空速(WHSV)为l1.92h～,反应温度为100～140c【=.2结果与讨论2.1反应温度的影响从动力学角度讲,提高反应温度,将使分子运动加剧,产物中相对分子质量大的物质(多烷基苯等)易扩散脱离分子筛催化剂,从而有利于反应进收稿日期:
6、201l—O1一l7.修改稿收到日期:2011-02—22.作者简介:韩静,女,大连理工大学工业催化专业在读硕士研究生.E-maihhanjing7292@126coin.通讯联系人.联系电话:0411-84986125;E-mail:liujing@dl1lt.edu.cn?6?石化技术2011年第18卷第1期行.从热力学上来讲,当反应温度升高时,合成异丙苯反应的平衡常数将减小.因此,从动力学角度和热力学角度综合加以考虑,温度作用的结果是矛盾的.因此,本工作研究了温度对MCM一22(A)用于苯与丙烯烷基化反
7、应性能的影响,其结果见图1和图2.5040潞30謇避2010O51015202530反应时间/h图l在不同温度下烷基化反应中苯的转化率随反应时间的变化∞150稠10O缸}幡5OO123456789反应时间m图2不同温度下产物中正丙苯含量随反应时间的变化从图1看出,在反应温度为100℃时,苯的转化率较低,随着反应温度的升高,苯的转化率提高;当反应温度达140clC时,苯的转化率基本维持在44.O%左右,催化剂性能稳定.正丙苯含量是异丙苯产品质量上必须严格控制的指标.正丙苯与异丙苯为同分异构体,沸点相近(分别为1
8、59.2,152.4℃),经精馏两者很难分离.在后续的苯酚,丙酮生产过程中,正丙苯易生成丙醛及相应羧酸,不仅对设备具有腐蚀性,还严重影响丙酮的质量.在使用丙酮生产环氧树脂时,丙酮中含有少量丙醛将发生氧化变色,使树脂带有不希望的颜色.因此,在合成异丙苯过程中应尽量避免正丙苯的生成,其含量应控制在300g/g以下.从图2看出,改性催化剂MCM一22(A)的正丙苯含量虽然随温度的升高有所增加,但低于170
