甲醇甲苯烷基化合成对二甲苯

二甲苯 进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-主反应机理
烷基化反应,就是在催化剂的作用下,芳环或侧链上引入烷基化试剂的过程 反应机理
新兴工艺
优 势 一
甲苯甲醇烷基化制备PX-PX生成的优势
优 空间效应影响：
势
与邻位和间位相比,对位碳上的空间位阻较小
二
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
甲醇甲苯烷基化合成对二甲苯
目录
概述
新工艺介绍
催化剂性质 及改进
ZSM—5 催化剂
目录
概述
新工艺介绍 催化剂性质 ZSM—5
及改进
催化剂
概述
用途与常用工艺
对二甲苯： 无色透明液体，具有芳香气味。比重0.861，熔点13.2℃，沸点138.5℃，闪点
25℃，能与乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂混溶。可燃，低毒化合物，毒性略高于 乙醇，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限1.1%～7.0%（体积分数）。
甲醇甲苯烷 基化反应
二甲苯异 构化反应
类有机物。因此,B酸
和L酸中心共存有利 于甲醇自身的转化二,甲特苯脱 别是强酸中心可烷以基使反应 焦前体反应发生缩合, 易使催化剂积炭失活。
二甲苯 进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
甲醇转 化为烃类 有机物
新兴工艺
工艺
1、可以采用新型流化床反应工艺,克服传统固定床反应工艺催 化剂容易积炭而失活的缺点,可以实现稳定的连续化运行
2、PX收率要比传统的甲苯择形歧化工艺高一倍。
3、操作费用较省。
4、能耗降低。
新兴工艺
一
可以采用新型流 化床反应工艺,克 服传统固定床反 应工艺催化剂容 易积炭而失活的 缺点,可以实现稳 定的连续化运行
研究关键
二甲苯的热力学平衡浓度
物质 平衡组成/%
对二甲苯 18.9
温度为500℃ 间二甲苯 47.1
邻二甲苯 23
乙苯 11
研究关键
副 反 应
提高对二甲苯选择性 主 反 应
研究关键
分子择形催化
Weisz等人于1960年首次提
出了分子择形催化概念,认为
活性中心在沸石分子 筛晶体的孔道内部
1
影响因素
催化剂活性
B酸位
铝嵌入硅氧 形成的晶胞结 构中，以骨架 铝的形式存在， -OH极离子有空轨 道，可以接受 电子对，故为L 酸位。
催化剂选择性
主反应对酸性位强度要求低，副反应对酸性位 强度要求高。因此，覆盖强酸中心，可以有效 抑制副反应，提高反应选择性。
新兴工艺
动力学特征
甲苯甲醇烷基化主、副 反应的动力学特征
二甲苯脱烷基化反应与二甲苯异构化反应的活化能低于主反 应活化能。
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化工艺-催化剂的重要性
主反应
催化剂
副反应
催化剂的重要性： 促进主反应的发生，抑制副反应的发生。
新兴工艺
甲醇
原料
甲苯
1、择形生成二甲苯和水,大大提高了甲苯利用率。 2、同时填补了 C1化合物利用领域的又一空白。 3、甲醇产能快速增长，很长一段时间内甲醇将处于低价位
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
甲醇转 化为烃类 有机物
主反应 甲醇甲苯烷
基化反应
二甲苯异 构化反应
二甲苯脱 烷基反应
二甲苯 进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
甲醇转 化为烃类 有机物
主反应 甲醇甲苯烷
基化反应
二甲苯异 构化反应
二甲苯脱 烷基反应
三
操作费用 较省
工艺 优势
工艺部分
二
PX 收 率 要 比 传统的甲苯 择形歧化工 艺高一倍
四
能耗降低
新兴工艺
美国杜邦
and Properties》
埃克森美孚
英国BP
工艺应用情况
大连物化所
大连化物所采用改性的沸 石分子筛作为催化剂,利用 沸石分子筛的择形催化作 用,高选择性地制取PX,反 应产物中PX在二甲苯异 构体中的选择性可以达到 93%～98%,同时原料中的 甲醇可以联产乙烯和丙烯。
二构二 酸 甲甲 化甲强苯苯反苯度甲异应异的醇构要烷化求基反虽化应高,但对于与
甲苯甲醇烷基化基本
相近,所以异构化反应
二甲苯脱 烷基反应
二甲苯 很难消除。
进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
热力学特征
甲苯甲醇烷基化主、副 反应的热力学特征
甲苯甲醇烷基化反应及甲醇的脱水反应为一放热反应,其余 的为吸热反应,总的来说甲苯甲醇烷基化反应体系是一个反应热效 应较小的反应。
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
甲醇转 化为烃类 有机物
主反应 甲醇甲苯烷
基化反应
二甲苯异 构化反应
二甲苯脱 烷基反应
二甲苯 进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
主反应
甲醇转 甲醇 在 L化酸为中烃心类上 脱 水反应生成有二机甲物醚,再 在B酸中心上形成烃
3
沸石分子筛的结构特征,如孔 道尺寸、孔口、晶粒大小等
催化剂的酸性,如酸量、酸 强度、酸类型分布等
择形催化
择形催化原理
充分利用分子筛催化剂的活 性中心,并结合其独特的孔道
2 结构来选择性合成预期产物
4 各种择形催化剂
国内外的研究团队围绕固体 酸性分子筛开展了大量的研 究工作并取得了显著成果， 尤其是在制备高对位选择性 催化剂方面。
DMT
纤维
PTA
塑料
常
用
用
途
工
艺
催化裂化
催化重整
芳烃转化
煤化工 制取
目录
概述
新工艺介绍
催化剂性质 及改进
ZSM—5 催化剂
新兴工艺
1
反 应 部 分
2
预 分 离 部 分
3
PX 提 纯
甲苯甲醇烷基化制备PX
采用熔融结晶法，得到摩尔纯度99.5%以上 的对二甲苯和以混合二甲苯为主的母液。
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
目录
概述
新工艺介绍
催化剂性质 及改进
ZSM—5 催化剂
催化剂性质及改性
1、催化剂活性
—Bronsted酸位 —Lewis酸位
1
3、催化剂稳定性
—低温水蒸气环境 —高温水蒸汽环境
3
2
2、催化剂选择性
—主反应 —副反应
5
4
4.催化剂失活
—积碳 —烧结 —中毒 —热失活
5.催化剂改性
—水热处理 —浸渍处理
主反应 甲醇甲苯烷
基化反应
二构甲 强 通甲 化苯 的 过苯反歧B改异应酸化性催反降化应低中需催心要化,可较剂
孔道内外的B酸强度
来抑制甲苯歧化反应。
二甲苯脱 烷基反应
二甲苯 进一步发 生烷基化
反应
新兴工艺
甲苯甲醇烷基化制备PX-反应部分
甲醇 转化为二
甲醚
甲苯歧 化反应
主反应
甲醇转 化为烃类 有机物
甲醇甲苯烷 基化反应