在以及反應溫度為180?280°C,反應壓力為2.0?4.0MPa,苯重量空速1?5h \苯與乙烯摩爾比為2?12的條件下進行烷基化反應,其中所述的催化劑為上述本發(fā)明的催化劑;更為優(yōu)選的工藝條件為:反應溫度為200?260°C,反應壓力為3.0?3.5MPa,苯重量空速3?5h \苯與乙烯摩爾比為2?12。
[0042]本發(fā)明提供的催化劑,與傳統(tǒng)水熱合成的催化劑相比,在合成乙苯中具有更好的乙烯轉(zhuǎn)化率和乙苯選擇性。在維持高的乙苯選擇性的同時,可顯著提高乙烯轉(zhuǎn)化率。與目前工業(yè)上廣泛應用的BEA分子篩催化劑相比,具有更好的乙苯選擇性,更能滿足低苯烯比的操作條件,具有很好的應用前景。
[0043]本發(fā)明提供的催化劑,同時還可用于苯和丙烯烷基化反應,其他芳構(gòu)化、裂化、異構(gòu)化等反應也可以用該催化劑。
【附圖說明】
[0044]圖1為對比例2樣品的SEM譜圖。
[0045]圖2為實施例1樣品的SEM譜圖。
[0046]圖3為對比例3樣品的SEM譜圖。
[0047]圖4為實施例2樣品的SEM譜圖。
[0048]圖5為實施例3樣品的SEM譜圖。
[0049]圖6為實施例4樣品的SEM譜圖。
[0050]圖7為實施例5樣品的SEM譜圖。
[0051 ]圖8為實施例6樣品的SEM譜圖。
[0052]圖9為不同催化劑乙烯和苯液相烷基化反應的乙烯轉(zhuǎn)化率)比較圖。
[0053]圖10為不同催化劑乙烯和苯液相烷基化反應的乙苯選擇性)比較圖。
【具體實施方式】
[0054]下面通過實施例和對比例對本發(fā)明進行進一步說明,但并不因此而限制本發(fā)明的范圍。
[0055]實施例和對比例中,樣品的X-射線衍射(XRD)晶相圖在Siemens D5005型X-射線衍射儀上進行測定。以樣品與基準樣品在2 Θ為22.5°?25.0°之間衍射特征峰的衍射強度(峰高)之和的比值來表示樣品相對于基準樣品的結(jié)晶度,即相對結(jié)晶度。以對比例1樣品為基準樣品,其結(jié)晶度計為100%。
[0056]BJH曲線顯示在3.8nm處的氮氣脫附量的測試:采用Quantachrome儀器公司生產(chǎn)的AS-3靜態(tài)氮吸附儀;測試條件:將樣品置于樣品處理系統(tǒng),在300°C下抽真空至
1.33X 10 2Pa,保溫保壓4h,凈化樣品;測試過程:在液氮溫度_196°C下,測量凈化樣品在不同比壓p/p。條件下對氮氣的吸附量,利用BJH公式計算孔徑分布。
[0057]SEM譜圖的測試:采用FEI公司生產(chǎn)的Quanta200F型掃描電鏡;測試條件:樣品干燥處理后,真空蒸發(fā)噴金,以增加導電性和襯度效果,分析電鏡加速電壓為20.0kV,放大倍數(shù)1?30K。
[0058]對比例1
[0059]本對比例說明采用工業(yè)上廣泛應用的以Beta分子篩為催化活性組元的催化劑的制備以及乙烯與苯液相烷基化反應方法。
[0060]Beta分子篩(Si02/Al203 = 25)銨交換:于90°C水浴條件下,銨交換2h,取出,過濾,烘干備用。其中銨離子前身物為硝酸銨,交換液配比:lg分子篩:lg硝酸銨:20g去離子水。
[0061]將銨交之后的Beta分子篩(干基80% )與載體干膠粉(干基70% )混合均勻,再將硝酸和適量去離子水混合成均一液體后緩慢加入,邊加入邊混合均勻。所得混合物的質(zhì)量比為:70%分子篩干基:30%的干膠粉干基:100%去尚子水(催化劑干基=分子篩干基+載體干基,定義為100% )。然后將混合物在擠條機上進一步混合均勻,進而擠壓成條,烘干、焙燒得到對比催化劑,編號DB-CAT-1。
[0062]烷基化反應性能評價:固體床微反裝置,催化劑研碎為16?20目顆粒,裝填量為8mL。工藝條件為:反應溫度為200?260°C ;反應壓力為3.5MPa,苯重量空速3h \苯與乙烯摩爾比為12。
[0063]為確保數(shù)據(jù)可靠性和重復性,取7個溫度點:200°c、21(rc、22(rc、23(rc、24(rc、250°C及260°C,每一個溫度點采三個瞬時樣,色譜分析其產(chǎn)物組成,然后計算乙烯轉(zhuǎn)化率和乙苯選擇性,取其平均值。
[0064]烷基化結(jié)果見圖9和圖10,其中,在反應溫度220°C時,乙烯轉(zhuǎn)化率為100%,乙苯選擇性為92.8%。
[0065]對比例2
[0066]1、合成MWW結(jié)構(gòu)分子篩:按照US4954325的方法合成MCM-22分子篩。
[0067]將偏鋁酸鈉(國藥集團,分析純,下同)與氫氧化鈉(北京試劑公司,分析純,下同)溶于去離子水中,攪拌至完全溶解,將白炭黑加入上述溶液,再加入六亞甲基亞胺(HMI,日本TCI公司,分析純,下同),攪拌均勻后,所得混合物膠體摩爾配比為:0.18Na0H:Si02:0.04A1203:0.30HM1:15H20。然后將所得混合物膠體轉(zhuǎn)移至密閉晶化釜中,于145°C和自生壓力下以每分鐘30轉(zhuǎn)的速度攪拌晶化72小時,冷卻后取出產(chǎn)物,經(jīng)過濾、洗滌和干燥后,于550°C下焙燒10小時。
[0068]得到對比分子篩樣品,編號D1。對比樣品D1的XRD衍射圖顯示為MCM-22分子篩;以對比樣品D1的結(jié)晶度設為100%,此后的實施例分子篩樣品和對比例分子篩樣品的相對結(jié)晶度數(shù)據(jù)以此為基準。
[0069]BJH曲線顯示在3.8nm處的氮氣脫附量為0.22cm3/g ;SEM形貌呈現(xiàn)球狀(直徑約3.0 ?4.0 μ m)(圖 1)。
[0070]2、銨交換、催化劑制備同對比例1,對比催化劑編號DB-CAT-2。
[0071]3、烷基化反應性能評價同對比例1。
[0072]烷基化反應結(jié)果見圖9和圖10,其中,在反應溫度220°C時,乙烯轉(zhuǎn)化率為87.4%,乙苯選擇性為96.2%。傳統(tǒng)水熱合成的DB-CAT-2催化劑的乙烯轉(zhuǎn)化率低。
[0073]實施例1
[0074]本實施例說明本發(fā)明提供的催化劑、制備方法及烷基化反應。
[0075]1、合成MWW結(jié)構(gòu)分子篩:
[0076](1)將白炭黑、氫氧化鈉、去離子水混合均勻,得到摩爾配比為:0.lONaOH:Si02:15H20的混合物A,置于晶化釜中100°C處理8h。
[0077](2)將(1)的產(chǎn)物與偏鋁酸鈉、六亞甲基亞胺、氫氧化鈉及水混合均勻得摩爾配比為:0.18Na0H:Si02: 0.04A1203:0.30HMI:30H20 的混合物 B,于密閉晶化釜中溫度 145。。、自生壓力下以每分鐘30轉(zhuǎn)的攪拌速度攪拌晶化40h后,冷卻至室溫得到導向劑。檢測此導向劑的XRD譜圖,無任何MWW結(jié)構(gòu)特征衍射峰。
[0078](3)繼續(xù)向?qū)騽┲屑尤牒A旯枘z、偏鋁酸鈉、氫氧化鈉、六亞甲基亞胺,得到摩爾配比為:0.18Na0H:Si02: 0.04A1203:0.30HMI:15H20的混合物C,以Si02摩爾計,導向劑硅源:總硅源=1:2,將混合物C在密閉晶化釜中,于145°C和自生壓力下以每分鐘30轉(zhuǎn)的速度攪拌晶化72小時,冷卻后取出產(chǎn)物,經(jīng)過濾、洗滌和干燥后,于550°C下焙燒10小時。
[0079]得到分子篩樣品,編號A1。樣品A1的XRD衍射圖顯7K為MCM-22分子篩;相對結(jié)晶度為103%,BJH曲線顯示在3.8nm處的氮氣脫附量為0.14cm3/g ;SEM形貌呈現(xiàn)片狀不規(guī)則堆積(圖2)
[0080]2、銨交換、催化劑制備同對比例1,催化劑編號CAT-1。
[0081]3、烷基化性能評價同對比例1。
[0082]烷基化反應結(jié)果見圖9和圖10,其中,在反應溫度220°C時,乙烯轉(zhuǎn)化率為90.4%,乙苯選擇性為94.9 %。該催化劑的乙烯轉(zhuǎn)化率低。
[0083]對比例3
[0084]1、按照CN103771435A中實施例1的方法合成MWW結(jié)構(gòu)分子篩:將偏鋁酸鈉與氫氧化鈉溶于去離子水中,攪拌至完全溶解,將白炭黑加入上述溶液,再加入六亞甲基亞胺、苯胺(北京化工廠,分析純),得到摩爾配比為:0.18Na0H:Si02:0.033A1203:0.10HMI:
0.20AN:15H20的混合物膠體,將所得混合物膠體轉(zhuǎn)移至密閉晶化釜中晶化溫度145°C、自生壓力下,以每分鐘30轉(zhuǎn)得攪拌速度晶化72小時,冷卻后取出產(chǎn)物,經(jīng)過濾、洗滌和干燥后,于550°C下焙燒10小時。
[0085]得到對比分子篩樣品,編號D2。對比分子篩樣品D2的XRD衍射圖顯示為MCM-22分子篩;相對結(jié)晶度為106%,BJH曲線顯示在3.8nm處的氮氣脫附量為0.24cm3/g, SEM形貌呈現(xiàn)花朵狀堆積(圖3)。
[0086]2、銨交換、催化劑制備同對比例1,對比催化劑編號DB-CAT-3。
[0087]3、烷基化反應性能評價同對比例1。
[0088]烷基化反應結(jié)果見圖9和圖10,其中,在反應溫度220°C時,乙烯轉(zhuǎn)化率為91.2%,乙苯選擇性為94.9 %。該催化劑的乙烯轉(zhuǎn)化率低。
[0089]實施例2
[0090]本實施例說明本發(fā)明提供的催化劑、制備方法及烷基化反應。
[0091]1、合成MWW結(jié)構(gòu)分子篩:
[0092](1)將白炭黑、氫氧化鈉、去離子水混合均勻,得到摩爾配比為:0.lONaOH:Si02:15H20的混合物A,置于晶化釜中100°C處理8h。
[0093](2)將(1)的產(chǎn)