苯與甲醇烷基化反應的研究

第28卷第1期聚酯工業(yè)Vol 28 No. 1201501Polyester IndustryJan.2015doi:10.3969/jisn.10088261.2015.01.006苯與甲醇烷基化反應的研究劉鍵(中國石油烏魯木齊石化公司研究院新疆烏魯木齊83019)摘要:在連續流動(dòng)固定床反應器上,采用不同類(lèi)型的分子篩催化苯與甲醇的烷基化反應;考察了反應溫度、空速、原料配比對烷基化反應的影響適宜的工藝條件為:以HZM5分子篩為催化劑,空速為2.0h-1、溫度在460℃、n(苯)/n(甲醇)為1此時(shí)苯的轉化率為50.35%,甲苯、二甲苯的選擇性90.12%關(guān)鍵詞:苯;甲醇;烷基化中圖分類(lèi)號:0643文獻標識碼:A文章編號:10088261(2015)01001803苯主要來(lái)源于催化重整及裂解汽油、甲苯歧化、煤焦油和乙烯生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物。近年來(lái)隨著(zhù)2結果及討論重整裝置的規模擴大和乙烯產(chǎn)量的增長(cháng),煉焦行業(yè)2.1催化劑分子篩的篩選及焦化行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整,國內苯產(chǎn)量大幅增加大量的研究表明3,HY、HB沸石和HZSM5等而二甲苯作為基本的化工原料,由于我國聚酯產(chǎn)能固體酸催化劑用于烷基化反應均具有良好的催化活增長(cháng)迅速,未來(lái)幾年內將嚴重不足。隨著(zhù)C1化學(xué)性。然而,上述催化劑用于催化苯與甲醉的烷基化的發(fā)展,甲醇的產(chǎn)量增加,成本降低若能使苯與甲反應卻體現出了明顯的差異,表1列出了HY、HB醇進(jìn)行烷基化反應直接合成甲苯和二甲苯是充分沸石和HZSM5[m(So2)/m(AlO3)]=120,下利用苯和甲醇資源解決了甲苯、二甲苯緊缺問(wèn)題的同)的苯與甲醇烷基化反應催化性能。結果表明,在HY分子篩的催化作用下,苯的轉化率很低,僅為個(gè)有效途徑。甲苯與甲醇在β、ZSM5分子篩上發(fā)生擇形反6.31%;同樣邸沸石的催化作用下,苯的轉化率也不高,僅為18.59%,說(shuō)明HY分子篩和HB沸石均應生成對二甲苯的工藝自20世紀70年代以來(lái)已得不適合用于催化苯與甲醇的反應。H5M5分子篩到廣泛的研究12。苯與甲醇的烷基化反應報道很能有效催化苯與甲醇的烷基化反應,苯轉化率達少。因此本文研究了不同分子篩對苯與甲醇烷基45%以上,且二甲苯的選擇性高達26%,是可選擇化反應的影響考察了反應溫度、空速、原料配比對的催化劑。烷基化反應的影響,獲得了適宜的分子篩催化劑及工藝反應條件。表1不同分子篩催化劑催化活性比較Table 1 Catalytic activity comparison of different1實(shí)驗部分zeolite catalyst1.1實(shí)驗裝置催化劑苯的轉化甲醇轉化選擇性/%甲苯二甲苯∑甲苯+二甲苯催化劑評價(jià)裝置為固定床反應器,其進(jìn)料由HY9690.604.3594.95個(gè)氣路和一個(gè)液路組成:氣路通N2氣用來(lái)試壓和檢91.44漏;液路通液體原料,通過(guò)高壓液相微量計量泵導人HZSM546.18反應體系。苯與甲醇原料進(jìn)入氣化器使之氣化并充反應條件:t=420℃,WHsV=2.0h-1,0.1MPa,n(苯):n(甲分混合然后進(jìn)入反應器反應,流出反應器的反應產(chǎn)物經(jīng)冷卻器冷凝,進(jìn)入氣液分離器。冷凝下來(lái)的液2.2工藝條件相產(chǎn)物經(jīng)取樣器后即可得液相產(chǎn)物,而不凝的氣相2.2.1空速產(chǎn)物則經(jīng)過(guò)背壓閥和濕式流量計后放空。在常壓420.n苯)n(甲醢)=1:1的條件中國煤化工收稿日期:2014-10-22。CNMHG作者簡(jiǎn)介:劉鍵(1965-),男,江蘇徐州人,高級工程師,工學(xué)碩士,從事石油化工技術(shù)工作第1期劉鍵:苯與甲醇烷基化反應的研究下考察了空速對HZSM5分子篩用于苯與甲醇的烷當空速為2.0h時(shí)達到最大值。當空速繼續增大基化反應催化活性的影響。表2列出了質(zhì)量空速對目的產(chǎn)物的選擇性又逐漸降低。因此可以認為比較HZSM5烷基化反應活性的影響。由表2可知,隨理想的空速為20h。由此可見(jiàn),空速主要對苯的著(zhù)空速的增大,苯的轉化率卻隨之降低,同時(shí)目的產(chǎn)轉化率以及甲苯、二甲苯的選擇性有著(zhù)顯著(zhù)影響。物的選擇性在空速為1.0~2.0h-時(shí)呈增加趨勢,表2空速對HZSM5(120)催化活性的影響Table 2 Effect of air speed on the catalytic activity of HZSM-5( 120)苯的轉化率產(chǎn)品的選擇性/%產(chǎn)品收率/%甲苯甲苯甲苯+二甲苯甲苯甲苯49.0453.3825.9279.3012.738.8946.1882.3125.5712.4438.0141.553.0078.337.1931.35反應條件:t=420℃,0.1MPa,n(苯):n(甲醇)=1:1。2.2.2反應溫度度對HZSM5用于苯與甲醇的烷基化反應催化活性在其他反應條件不變的情況下,考察了反應溫的影響,結果見(jiàn)表3和圖1。表3反應溫度對HZSM5催化活性的影響Table 3 Effect of reaction temperature on the catalytic activity of HZSM-5溫度/轉化率產(chǎn)品的選擇性/%產(chǎn)品收率/%甲苯甲苯甲苯*二甲苯苯甲苯36.4721.4681.4921.897.8329.7240.1757.6446.1812.4447.4454.8530.8814.6536.1589.9018.6反應條件:WHSV=20h1,0.1MPa,n(苯)/n(甲醇)=1:1。從表3和圖1中可看出,當反應溫度為350℃時(shí),苯的轉化率較低,僅為36.47%,隨著(zhù)反應溫度苯的轉化率的升高,苯的轉化率迅速增加,當反應溫度為480℃T的選擇性時(shí)達到了最大值51.53%。由此可見(jiàn),升高溫度有一TX的收率利于苯與甲醇烷基化反應的進(jìn)行。從表3中可知當反應溫度為350℃時(shí),甲苯和二甲苯的選擇性較低,僅為81.49%,隨著(zhù)反應溫度的升高,苯的選擇性有所增加,當反應溫度為460℃時(shí)達到了最大值90.12%。分析原因認為,隨著(zhù)反應溫度的升高,苯溫度/K與甲醇烷基化反應迅速增加。由此,升高溫度有利(反應條件:WHSV=20h-1,0.1MPa,n(苯)/n(甲醇)=1:1。于苯與甲醇烷基化反應的進(jìn)行。繼續升高溫度,烷圖1反應溫度對HZSM5催化活性的影響基化反應的深應增加田和二甲苯的中國煤化Fig. 1 Effect of reaction temperature on the catalytic選擇性降低,亥在460℃activity of HZSM-52.2.3原料CNMHG圖2示出了原料配比對HZSM5烷基化活性的聚酯工業(yè)第28卷影響,反應條件:WHSV=2.0h-1.0.1MPa,420℃。為76.43%,苯的轉化率卻達到最大值,為61.29%。同時(shí)還可以看出,隨n(苯)/n(甲醇)增加,二甲苯的選擇性也相應降低,因此n(苯)/n(甲醇)的最佳配比選為13結論(1)不同分子篩催化劑對于苯與甲醇的烷基化反應有不同的催化活性,HZSM5分子篩能有效催四苯的轉化率甲醇的轉化率aTX的選擇率化苯與甲醇的烷基化反應,是可選的催化劑。(2)以HZSM5分子篩為苯與甲醇的烷基化反應圖2原料配比對HZSM5烷基化活性的影響的催化劑,空速、反應溫度和原料配比等因素對苯和Fig. 2 Effect of raw material ratio on the alkylation甲醇烷基化反應中的苯的轉化率以及甲苯、二甲苯的activity of HZSM-5選擇性有著(zhù)不同影響,適宜的工藝條件為:空速為20從圖2中看出,苯的轉化率和產(chǎn)物甲苯和二甲h,反應溫度460℃,n(苯)n(甲醇)選為1。苯的選擇性均隨n(苯)n(甲醇)的增加而降低,而參考文獻:甲醇的轉化率卻明顯升高。當它們的量比為2.0時(shí),苯的轉化率達到最小值,僅為34.53%,而此時(shí)[1]謝在庫,陳慶齡,張成芳甲苯歧化工藝及催化劑研究進(jìn)展甲醇的轉化率達到了最大值100%,這是因為在J化工進(jìn)展,1999,19(2):27-30[2]陳慶齡,孔德金,楊衛勝,對二甲苯增產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨向[冂].石n(苯)/n(甲醇)為2.0時(shí)的情況下,苯處于絕對過(guò)油化工,2004,33(10):909915量,有利于甲醇的充分反應。當n(苯)/n(甲醇)為[3]李書(shū)紋,王祥生甲苯一甲醇合成高純度對二甲苯的研究[J0.5時(shí),此時(shí)甲醇過(guò)量,因而甲醇的轉化率最低,僅天然氣化工,1991,16(6):35Study on alkylation reaction of benzene with methanolLIU JianResearch Institute of Urumqi Petrochemical Company, Urumqi 830019, China)Abstract: Alkylation reaction of benzene with methanol was carried out in continuous flow fixed-bed reactor withdifferent type molecular sieve. The effects of reaction temperature, WHSV and n( benzene ) n( methanol)in feedon the alkylation were studied. The optimal conditions are as follows HZSM-5 molecular sieve as catalyst, reactiontemperature 460C, WHSV 2.0h, n(benzene): n( methanol)=1. The conversion of benzene and the selectivity of toluene and xylene were 50. 35% and 90. 12%, respectivelyKey words: benzene; methanol; alkylation佟佟佟《《《阝四《佟佟佟;佟佟佟佟佟佟佟佟佟佟佟《佟佟佟佟佟Nature Works在印度等周邊國家正式銷(xiāo)售 Ingeo日本化纖協(xié)金《行業(yè)新聞)最近報,美國 Nature Works和 Northern Technologies International Corporation合作,在印度及眉邊國寒(加拉、巴基斯想、斯里蘭卡等)市場(chǎng)拓展、銷(xiāo)魯 Ingeo。為在印度的首次 Ingeo大型促銷(xiāo)。當初,重點(diǎn)銷(xiāo)魯包用薄膜及容器(酸奶容器等)用。Northern Technologies International的子公司 Natur- Tec IndiaPvt.Id.為主體的市場(chǎng)拓展、銷(xiāo)魯活動(dòng)。northern Technologies,從2006年開(kāi)始在印度銷(xiāo)魯生物基的可以壤肥的薄膜、注射模塑成形用樹(shù)脂、工程塑料。 Nature Works,今后將通過(guò)多國藉企業(yè)參加的聯(lián)合銷(xiāo)魯會(huì )議的召開(kāi)、技術(shù)指導、 Ingeo樹(shù)脂的提供,支援Northern Tech在印度國內的銷(xiāo)魯活動(dòng)。ngoC是聚乳(PLA),用于氮料、薄展纖維。NaW水產(chǎn)計音團始動(dòng)研兜在亞洲的PLA工廠(chǎng)建設。易外,還傳說(shuō) Corbin Purac正在以國為候補地研萬(wàn)歐元、生產(chǎn)能力預定7.5萬(wàn)t/a左右。CNM資額約600