基于超临界苯烷基化反应体系在分子筛中吸附行为的分子模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文超临界苯烷基化反应体系在分子筛中吸附行为的分子模拟姓名：陈小明申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：汪文川20040526北京化工大学硕士学位论文超临界苯烷基化反应体系在分子筛中吸附行为的分子模拟摘要本文研究的内容包含三个方面。一是超临界苯烷基化体系在ZSM一5中吸附行为的分子模拟；二是超临界苯一丙烯烷基化体系在ZSM一12、Mordenite、ZSM一5、6、MCM-22、ITQ一14一系列分子筛中吸附行为的分子模拟；三是纯组分苯和纯组分丙烯在全新分子筛ITQ一22中吸附行为的分子模拟。在苯

2、的烷基化反应中，传统的生产工艺以固体磷酸或三氯化铝为催化剂，设备腐蚀和环境污染严重。解决的方法是以固体酸分子筛催化剂来取代。由于烯烃的齐聚以及苯的深度烷基化等原因，容易堵塞分子筛孔道，导致分子筛催化剂的失活，这是分子筛催化苯烷基化新工艺亟待解决的问题。针对这个问题，本文提出了两种解决的途径。一是将反应条件设置在超临界条件下，这是由于超临界流体具有优良的传热、传质及溶解萃取性能，能有效萃取焦前驱体，可望延缓催化剂结焦失活；二是使用新的分子筛，这是因为不同的分子筛本身有不同的选择性，有不同的稳定性和使用寿命，因此，应用新的对

3、苯烷基化反应有更高选择性的分子筛也不失为一个解决的好方法。本文采用分子模拟的方法探讨这两条途径的可行性。北京化工大学硕士学位论文第一条途径是将反应条件设置在超临界条件下，也即本文第一部分的内容。模拟计算ZSM一5分子筛中苯一丙烯体系和苯一乙烯体系在超临界条件下的吸附行为，比较分析五个相区中苯烷基化混合体系的吸附，最终认为超临界条件是有利于苯的烷基化反应产物的生成，有利于延缓分子筛催化剂失活的。第二条途径是选择新的分子筛作为催化剂，也即本文第二部分的内容。模拟计算了超临界条件下在ZSM一12、Mordenite、ZSM．5

4、、6、MCM．22、ITQ．14这一系列分子筛中苯一丙烯体系的吸附行为。比较分析模拟的结果和试验结果发现新分子筛ITQ一14中苯的吸附选择性最高，对于苯烷基化反应来说应有很好的稳定性，可延缓催化剂结焦失活。本文第三部分的内容是探讨全新分子筛ITQ．22的吸附特性及应用前景。由于芳烃及烯烃涉及多种涉及多种催化和分离过程，因此，研究它们在分子筛中的吸附行为具有重要的意义。本文选择苯和丙烯作为代表，探讨它们在ITQ．22分子筛中的吸附行为。关键词：超临界，苯的烷基化，MonteCarlo模拟，ZSM一5北京化工大学硕士学位论文

5、ADSoRPTloNoFBENZENEALKYLATIoNSYSTEMINZEOLITESUNDERSUPERCRITICALCONDITIoNBYMoLECULARSIMULATIoNABSTRACTThisthesiscontainsthreeparts．Thefirstpartisthemolecularsimulationofadsorptionbehaviorsofbenzenealkylationsysteminsupercriticalcondition．Thesecondpartinvestigatest

6、headsorptionofbenzenealkylationwithpropyleneinseveralzeolites，includingZSM一12，Mordenite，ZSM一5，6，MCM-22andITQ-14．Then，theadsorptionbehaviorsofbenzeneandpropyleneinnewtypezeolite，ITQ一22，jSdiscussedAccordingtothebenzenealkylationwitholefins，thepolymerizationofolefin

7、sandfurtheralkylationofbenzenecontributetothedeactivationofzeolites．Inordertoresolvethisproblem，therearetwowaysrecommendedbythisthesis．Oneistotmdergothereactioninsupercriticalcondition，becausechemicalreactionsinsupercriticalconditionscanbeaccelerated，theproductse

8、lectivityCallbeimprovedandmoreimportantly,catalystcokingCanbereduced．Theotherwayisusingnewtypezeolites，becausedifferentzeoliteshavedifferentselectivityofmolecu