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        對(duì)二甲苯合成研究進(jìn)展

        2018-01-22 01:10:32吳明珠陳孟楠王家強(qiáng)
        石油化工 2017年12期
        關(guān)鍵詞:烷基化二甲苯甲苯

        李 應(yīng),吳明珠,陳孟楠,王家強(qiáng)

        對(duì)二甲苯(PX)是最重要的一種二甲苯,最早可通過(guò)石油催化重整和精餾制備。目前,合成PX的方法主要有甲苯歧化(STDP)、甲醇芳構(gòu)化(MTA)和甲苯烷基化等。隨著原油的枯竭及對(duì)可再生能源的認(rèn)識(shí),以2,5-二甲基呋喃(DMF)和乙烯為原料,通過(guò)Diels-Alder反應(yīng)制備PX成為新途徑。

        本文綜述了制備PX的方法,包括STDP、MTA、甲苯烷基化及 DMF 的Diels-Alder反應(yīng),分析了各種制備方法的優(yōu)點(diǎn)和不足,為今后開(kāi)展PX及其類似物的合成研究提供參考。

        1 STDP法制PX

        STDP法制備二甲苯是非常著名的反應(yīng)[1],在歧化過(guò)程中,一個(gè)甲苯上的甲基轉(zhuǎn)移至另外一個(gè)甲苯上從而生成二甲苯。一般情況下,生成的二甲苯為鄰二甲苯、間二甲苯和PX的混合物(見(jiàn)式(1))。如果要選擇性歧化生成PX,則需特定的催化劑。

        對(duì)于甲苯歧化制PX的催化劑研究最深入、效果最好的為沸石分子篩。20世紀(jì)80年代,Kaeding等[1]比較了 H-ZSM-5、P-ZSM-5和 B-ZSM-5催化劑將甲苯轉(zhuǎn)化為PX的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在H-ZSM-5催化劑上,600 ℃下甲苯轉(zhuǎn)化率即達(dá)到51.6%,但PX選擇性較低,僅為24.1%;在P-ZSM-5催化劑上,雖然PX選擇性高于50.0%,但甲苯轉(zhuǎn)化率卻極低,即使溫度升至700 ℃甲苯轉(zhuǎn)化率仍低于5.0%;用硼改性的B-ZSM-5催化劑的結(jié)果較理想,在700 ℃時(shí),可在保證較高轉(zhuǎn)化率(13.1%)的情況下獲得較高的PX選擇性(87.2%)。

        Kunieda等[2]研究了 H-ZSM-5 催化劑催化甲苯歧化制二甲苯,發(fā)現(xiàn)甲苯在H-ZSM-5表面的擴(kuò)散速率和H-ZSM-5的表面酸性是影響甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性的重要因素。據(jù)此,該課題組合成了表面酸性更豐富的H-ZSM-5催化劑,該催化劑可使甲苯轉(zhuǎn)化率提高至20%,同時(shí)選擇性地生成PX和苯,實(shí)現(xiàn)了甲苯的高轉(zhuǎn)化率和PX的高選擇性。

        為進(jìn)一步提高PX的生成效率,需要研究甲苯在ZSM-5催化劑上的歧化機(jī)理。Uguina等[3-4]研究了甲苯在ZSM-5上的反應(yīng)歷程,并提出了可能的反應(yīng)機(jī)理(見(jiàn)式(2))。通過(guò)分析ZSM-5和SiMg-ZSM-5催化歧化甲苯的產(chǎn)物分配情況,認(rèn)為反應(yīng)體系中可能同時(shí)存在烷基轉(zhuǎn)移機(jī)理(M1)、解離機(jī)理(M2)和二苯甲烷化機(jī)理(M3)等3種反應(yīng)機(jī)理[3]。但該課題組并未通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)上述三種機(jī)理的真實(shí)性。為了通過(guò)研究機(jī)理以合成性能更加優(yōu)良的催化劑,Xiong等[4]通過(guò)同位素標(biāo)記并輔以GC-MS方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)甲苯在ZSM-5上的歧化機(jī)理實(shí)際上是以M3機(jī)理為主。由此可見(jiàn),通過(guò)研究ZSM-5催化劑的表面酸性、擴(kuò)散速率及反應(yīng)機(jī)理,再通過(guò)調(diào)控催化劑的表面酸堿性、粒徑及孔徑等有可能實(shí)現(xiàn)STDP法高轉(zhuǎn)化率和高選擇性制備PX。

        Uguina等[5]還對(duì)比研究了 Mg-ZSM-5、ZSM-5和Si-ZSM-5等3個(gè)催化劑將甲苯選擇性歧化成PX的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加了堿金屬M(fèi)g的Mg-ZSM-5催化劑的活性有所降低,Mg添加量越大,甲苯轉(zhuǎn)化率越低。這是由于Mg的引入會(huì)降低ZSM-5的表面酸性。相反,把兩性的Si引入到ZSM-5催化劑上時(shí),甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性均有所增加,且變化幅度與Si的引入量有直接關(guān)系。此外,他們還發(fā)現(xiàn),孔徑的大小直接影響PX選擇性,通過(guò)調(diào)控ZSM-5的孔徑,可實(shí)現(xiàn)接近100%的PX選擇性。最近,Liu等[6]利用磷酸調(diào)控H-ZSM-5催化劑的表面酸性和孔內(nèi)的活性酸位,獲得了高性能的P-H-ZSM-5催化劑,且隨P含量的增加,PX選擇性增加,當(dāng)P-H-ZSM-5中的P含量達(dá)到5%(w)時(shí),在400 ℃下,PX選擇性可達(dá)84.1%;但在相同條件下,單一的H-ZSM-5催化劑上的PX選擇性約為 P-H-ZSM-5的 1/4。Wang等[7]則通過(guò)納米化技術(shù)處理使ZSM-5催化劑獲得了更好的酸性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PX選擇性與催化劑表面酸的強(qiáng)度呈線性相關(guān),與催化劑表面酸位的數(shù)量則無(wú)線性關(guān)系。為進(jìn)一步提高甲苯在ZSM-5催化劑表面的擴(kuò)散速率和PX選擇性,ZSM-5膜[8]和ZSM-5微反應(yīng)器[9]被用于甲苯選擇性歧化為 PX。Nishiyama等[8]將ZSM-5催化劑顆粒負(fù)載在膜上,實(shí)現(xiàn)了PX快速?gòu)拇呋瘎┍砻娴囊瞥?,防止了PX進(jìn)一步反應(yīng)。在甲苯選擇性歧化生成PX的過(guò)程中,PX快速?gòu)拇呋瘎┍砻嬉瞥鍪潜WCPX選擇性的重要因素。Mitra等[9]將ZSM-5和 LaZSM-5分別制備成微結(jié)構(gòu)整體式反應(yīng)器,并用于甲苯歧化反應(yīng)中,獲得了相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中,LaZSM-5為微反應(yīng)器時(shí),在較低溫度(500 ℃)及較高的甲苯轉(zhuǎn)化率(14.7%)下,PX選擇性達(dá)到了67.5%,該方法為后期開(kāi)發(fā)可用于實(shí)際生產(chǎn)的新型微小型整體式反應(yīng)器提供了基礎(chǔ)。

        為研究孔徑對(duì)選擇性催化的影響,Miltenburg課題組[10-12]比 較了 HZSM-5、InZSM-5、HMCM-22、InMCM-22等催化劑的催化歧化性能。研究發(fā)現(xiàn),在催化劑表面形成的InO+能增加催化劑的路易斯酸位,從而增加PX選擇性。而且無(wú)論在ZSM-5還是在MCM-22上引入In后,PX選擇性均有所提高。此外,由于MCM-22的孔徑較ZSM-5大,提高了甲苯的擴(kuò)散速率和PX的移出效率,從而大大提高了甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性。當(dāng)用In質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%的InMCM-22為催化劑時(shí),較低溫度(300℃)下就可獲得幾乎100%的PX選擇性,同時(shí)甲苯轉(zhuǎn)化率接近15%。鑒于MCM-22具有優(yōu)異的甲苯歧化性能,不同的合成和改性方法被用于制備性能更高效的 MCM-22 催化劑。Miltenburg等[10]采用后合成方式,用NaOH處理MCM-22生成了新的介孔,但催化劑坍塌現(xiàn)象較為嚴(yán)重,而且甲苯轉(zhuǎn)化率雖有提高,但PX收率無(wú)明顯提高。Wu等[11]通過(guò)酸洗方式部分脫除MCM-22中的Al,最大限度可脫除10元環(huán)及MCM-22表面的Al,從而減少催化劑中的Br?nsted酸位,可使生成的PX不會(huì)進(jìn)一步異構(gòu)化成鄰二甲苯和間二甲苯,確保了PX的高選擇性。脫Al后的MCM-22(Si/Al摩爾比為36)顯示出非常優(yōu)異的催化異構(gòu)化性能,在300 ℃下就可使25.3%的甲苯轉(zhuǎn)化為二甲苯且PX選擇性達(dá)到76.3%。Ren等[12]希望通過(guò)酸洗和氧硅烷化結(jié)合的方式獲得高性能的MCM-22,該方法雖可使PX選擇性大幅提高,但甲苯轉(zhuǎn)化率降低較多。

        雖然STDP法制PX是成熟的制備方法,但現(xiàn)有方法存在反應(yīng)溫度高、甲苯轉(zhuǎn)化率低、PX選擇性低等缺點(diǎn),還需進(jìn)一步通過(guò)改變催化劑的酸堿性、孔徑和粒徑等方式以獲得更加高效的PX制備方法。

        2 MTA法制PX

        甲醇既可從可再生能源獲得也可從非再生能源中獲得,因此,通過(guò)MTA法制備重要芳烴是一種非常好的方式。MTA法的反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)式(3)。在MTA過(guò)程中有C2~C6化合物、苯、甲苯、二甲苯等多種產(chǎn)物存在。雖然苯、甲苯、二甲苯(BTX)芳香族化合物是主要產(chǎn)物,但二甲苯只是其中的一部分且PX僅是二甲苯中的一種。因此,MTA法制PX的關(guān)鍵在于提高甲醇轉(zhuǎn)化為芳烴的能力以及提高PX在芳烴中的選擇性。

        MTA法制PX的常用催化劑為沸石分子篩,其中最主要的為ZSM-5[13-21],但單一的ZSM-5并不能體現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。Barthos課題組[14]研究發(fā)現(xiàn),在ZSM-5上負(fù)載Mo2C得到的Mo2C/ZSM-5催化劑能較大幅度提高M(jìn)TA中的芳烴選擇性。當(dāng)Mo2C的負(fù)載量為5%(w)時(shí),BTX選擇性達(dá)到62.8%,不過(guò)二甲苯的選擇性為22.3%,而PX的選擇性未給出。但在相同條件下,ZSM-5上的總芳烴選擇性僅為30.2%,二甲苯選擇性也只有12.7%。Li等[15]用NiO 改性 ZSM-5,利用 MTA制PX。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在CO2氣氛下,含2.0%(w)NiO的NiO-ZSM-5催化劑顯示較好的催化性能,在500 ℃下,甲醇幾乎完全轉(zhuǎn)化,BTX選擇性為36.6%,但PX選擇性僅為4.9%。Zhang等[20]合成的ZSM-5@meso-SAPO-34催化劑在460 ℃下就顯示了相當(dāng)不錯(cuò)的催化MTA的能力,BTX選擇性高達(dá) 85.1%,PX 選擇性僅為 4.6%。Lai等[21]在脫硅ZSM-5上浸漬Ga獲得了Ga-HDZSM-5催化劑,該催化劑能在較低溫度(400~500 ℃)內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇高度芳構(gòu)化。當(dāng)反應(yīng)溫度為475 ℃時(shí),芳烴的總選擇性為51.7%,PX選擇性可達(dá)5.6%。

        Zn改性ZSM-5被認(rèn)為是有效的MTA催化劑[13,16-19,22]。Ni等[13]在 HZSM-5 上浸漬 La(NO3)3·6H2O 和 Zn(NO3)2·6H2O 后得到系列 La/Zn-HZSM-5催化劑。該系列催化劑可在450 ℃左右獲得較高的BTX選擇性(> 50%)和二甲苯選擇性(> 29%),不過(guò)PX選擇性未提及。Wang等[16]采用原子層沉積法(ALD)制備了ZnO/HZSM-5,該催化劑可在更低溫度(425 ℃)下使BTX選擇性達(dá)到40%、二甲苯的選擇性達(dá)到22.6%。ALD法制備的ZnO/HZSM-5催化劑可在較低溫度下活化甲醇,且反應(yīng)壓力也降至0.1 MPa,Zn的負(fù)載量?jī)H約為0.6%(w)。雖然ZnO/HZSM-5有較好的MTA性能,PX選擇性仍未提及。Bi課題組[17]在ZSM-5上分別負(fù)載ZnSO4,Zn(AcO)2,Zn(NO3)2,ZnCl2,所得催化劑用于MTA法制PX。研究發(fā)現(xiàn),在 ZSM-5上負(fù)載 ZnSO4后得到的 Zn(S)/HZSM-5催化劑的性能較好。該催化劑在保持100%甲醇轉(zhuǎn)化的情況下,PX選擇性達(dá)到7.3%。近年來(lái),關(guān)于在Zn/ZSM-5上摻雜Sn,P,Si,Mg等元素改變催化劑酸堿性進(jìn)而提高PX選擇性的研究也取得了較大進(jìn)展[18-19,22]。Xin等[18]在ZSM-5上負(fù)載1%(w)的Zn和1%(w)的Sn得到Zn-Sn/ZSM-5催化劑。在450 ℃時(shí),該催化劑就可使甲醇100%轉(zhuǎn)化,且BTX收率達(dá)到64.4%,二甲苯總收率達(dá)到32.7%,但并未提及 PX 的選擇性。Zhang等[19]通過(guò)對(duì)ZSM-5表面進(jìn)行SiO2改性后再負(fù)載Zn和P得到Zn/P/Si/ZSM-5催化劑,相對(duì)其他催化劑,該催化劑顯示出較高的PX選擇性,在保證甲醇100%轉(zhuǎn)化的情況下,二甲苯選擇性為23%~24%,而二甲苯混合物中的PX占比為89.6%,PX在產(chǎn)物中的總量超過(guò)了20%。隨后,Kaeding等[23]報(bào)道了一個(gè)更加高效的Mg-Zn-Si-HZSM-5催化劑。該催化劑在更低溫度(460 ℃)下能使99.9%甲醇轉(zhuǎn)化,同時(shí)獲得約22%的二甲苯,二甲苯中PX含量達(dá)到98.9%。

        綜上所述,MTA法制PX還存在反應(yīng)溫度高、PX選擇性低等問(wèn)題,后期可從催化劑表面改性、改變催化劑孔徑、開(kāi)發(fā)新型催化劑等方面進(jìn)行改進(jìn)。

        3 甲苯烷基化

        針對(duì)STDP法存在反應(yīng)溫度高及MTA法存在選擇性低等問(wèn)題,學(xué)者們提出用甲苯與甲醇或甲醇衍生物通過(guò)烷基化反應(yīng)制備PX。但因甲苯上的甲基是致活基團(tuán),這就導(dǎo)致甲苯烷基化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生PX、三甲苯及四甲苯等多種產(chǎn)物[23](見(jiàn)式(4))。因此,在甲苯烷基化過(guò)程中需要選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮员WC甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性。

        研究者希望通過(guò)甲苯烷基化解決PX的純度問(wèn)題(工業(yè)要求純度大于99.0%),但甲苯烷基化生成的鄰二甲苯、間二甲苯、PX、乙苯、三甲苯、四甲苯等化合物需要多次精餾才能實(shí)現(xiàn)分離,無(wú)形中增加了成本和困難[24]。針對(duì)此問(wèn)題,Kaeding等[23]研究發(fā)現(xiàn),把磷和硼浸漬在HZSM-5上后,能顯著提高催化劑的PX選擇性。P-HZSM-5催化劑在保持甲苯轉(zhuǎn)化率39.8%的情況下可獲得90%的PX選擇性;而B(niǎo)-HZSM-5催化劑能獲得97%的PX選擇性,不過(guò)甲苯轉(zhuǎn)化率僅為20.8%。上述兩個(gè)催化劑在甲苯烷基化中的缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度較高(600 ℃)。由于P-HZSM-5催化劑具有高轉(zhuǎn)化率和高選擇性,Prakash 等[24]合成了其他含 P 催化劑以獲得更高的甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性。他們合成并研究了SAPO-11、SAPO-31和SAPO-41等催化劑在低溫(350~420 ℃)下催化甲苯烷基化的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,SAPO-41能保持較高的甲苯轉(zhuǎn)化率(69.8%)和中等的PX選擇性(35.3%),PX選擇性低于 Kaeding 等報(bào)道的 P-HZSM-5 催化劑[23]。Zhu等[25]合成并研究了 MCM-22、Si-MCM-22和La-MCM-22等催化劑催化甲苯烷基化制PX的性能。其中,La-MCM-22表現(xiàn)出較好的甲苯轉(zhuǎn)化率(>20%)和PX選擇性(≈60%)。他們認(rèn)為可能是由于La-MCM-22催化劑的酸性較另外兩個(gè)催化劑強(qiáng)。該課題組還比較研究了不同結(jié)構(gòu)和不同硅鋁比的發(fā)光沸石、ZSM-5、MCM-22、SAPO-5、SAPO-11及SAPO-34等催化劑在甲苯烷基化過(guò)程中的甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性[26]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,具有中等酸強(qiáng)度和十元環(huán)結(jié)構(gòu)的沸石適合作為甲苯烷基化制PX的催化劑。

        基于以上研究結(jié)果,ZSM-5的酸性或孔徑是改進(jìn)甲苯烷基化制PX效率的研究重點(diǎn)。Dung等[27]通過(guò)在H-ZSM-5上涂覆一層多晶SiO2改變催化劑的酸性和孔徑,改性后的催化劑顯示出非常高的PX選擇性(> 99.9%)。雖然該催化劑能在較低溫度(400 ℃)下顯示較高的催化活性和PX選擇性,但甲苯轉(zhuǎn)化率未超過(guò)60%。Zhao等[28]則期望通過(guò)在納米化的ZSM-5上負(fù)載Pt以獲得高的甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性。改性后的催化劑雖然使PX選擇性達(dá)到了98%,但貴金屬的使用會(huì)增加催化劑成本。Xue等[29]則希望通過(guò)改變催化劑堿性和用碳酸二甲酯代替甲醇的方式提高甲苯烷基化制PX的效率。他們?cè)贛CM-22上負(fù)載MgO以增加該催化劑的堿性,并完全用碳酸二甲酯替代甲醇,但甲苯轉(zhuǎn)化率和PX選擇性并未有大的突破。

        因此,調(diào)控催化劑的表面酸堿性和孔徑大小是高選擇性獲得PX的關(guān)鍵。保持高PX選擇性的同時(shí),如何提高甲苯轉(zhuǎn)化率將是今后甲苯烷基化制PX的研究重點(diǎn)。

        4 DMF環(huán)加成制PX

        隨著能源危機(jī)的加重,利用可再生資源制備高附加值的化工產(chǎn)品成為綠色化工研究的重點(diǎn)。DMF可以通過(guò)水解木質(zhì)素、纖維素等可再生材料獲得;乙烯等烯烴也可以利用可再生能源和天然氣轉(zhuǎn)換等方式獲得。因此,利用DMF與烯烴通過(guò)Diels-Alder反應(yīng)制PX成為當(dāng)今可再生資源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一(見(jiàn)式(5))[30-38]。

        最早,Shiramizu等[30]希望通過(guò) DMF 與丙烯醛反應(yīng)后,再經(jīng)氧化、脫水、脫羧等步驟獲得PX(見(jiàn)式(6))。但該方法存在反應(yīng)步驟多、反應(yīng)溫度較為極端、反應(yīng)過(guò)程中需使用非均相催化劑和礦物酸等缺點(diǎn),同時(shí)PX的總收率也僅為34%。為減少DMF制PX的步驟,提高PX收率,同時(shí)降低成本,用乙烯替代丙烯醛成為學(xué)者研究的對(duì)象[31-38]。

        雖然用 DMF 與乙烯通過(guò) Diels-Alder反應(yīng)制PX的前景廣闊,但反應(yīng)體系中多種副產(chǎn)物(見(jiàn)式(7))的存在增加了分離難度。因此,通過(guò)催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高選擇性制備PX相當(dāng)必要。

        Wang等[31]考察了 DMF 與乙烯在 WOx-ZrO2、鈮酸、Y型沸石、SiO2-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2等酸催化劑上制PX。在350 ℃時(shí),所有催化劑均能使DMF保持約60%的轉(zhuǎn)化率,而DMF在WOx–ZrO2上轉(zhuǎn)化為PX的選擇性達(dá)到77.7%,且?guī)缀鯖](méi)有其他二甲苯生成,極大地降低了后期分離難度。此外,該課題組還通過(guò)調(diào)控WOx-ZrO2中WOx和ZrO2的含量以控制催化劑中的Br?nsted酸的酸位及酸量,并發(fā)現(xiàn)PX的選擇性與Br?nsted酸的強(qiáng)度呈正相關(guān)。隨后,Li等[32]以H-BEA為研究對(duì)象,通過(guò)理論計(jì)算以獲得更好的DMF制PX的效率及相關(guān)信息。他們的研究結(jié)果與Wang的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,均認(rèn)為Br?nsted酸對(duì)高效制備PX的貢獻(xiàn)最大。同時(shí),Li等還發(fā)現(xiàn)中間產(chǎn)物(式(5)中A)在Br?nsted酸位上脫水是DMF制PX的速率決定步驟。Nikbin等[33]對(duì)HY及堿改性的HY上DMF與乙烯反應(yīng)制PX進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,以期通過(guò)增加催化劑中的堿性和堿量來(lái)加速中間產(chǎn)物(式(5)中A)脫水,從而高收率得到PX。但理論和實(shí)踐證明,在LiY,NaY,KY,RuY,CsY等改性過(guò)的HY上并不能獲得PX,原因在于中間產(chǎn)物在堿性催化劑下無(wú)法生成。Xiong等[34]研究了H-Y沸石催化DMF轉(zhuǎn)化為PX的性能。研究發(fā)現(xiàn),造成催化劑失活及效率低下的原因在于合成PX過(guò)程中產(chǎn)生的水吸附在H-Y表面從而阻止了反應(yīng)進(jìn)行。于是,他們?cè)诜磻?yīng)體系中加入了更容易吸附在催化劑表面的疏水試劑,防止體系產(chǎn)生的水吸附在催化劑表面,從而提高了 DMF制 PX的選擇性。Williams等[35]則對(duì)比了不同硅鋁比的H-Y、H-BEA、H-ZSM-5、硅酸化BEA、S-1、莫來(lái)石等催化劑上催化DMF制PX的性能。當(dāng)用H-Y(Si/Al摩爾比為30)催化劑時(shí),在溶劑為庚烷、300 ℃的條件下,可確保90%以上的DMF轉(zhuǎn)化,且PX選擇性也超過(guò)了75%。Patet等[36]針對(duì) H-Y 的催化性能,結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算研究了低催化劑用量和高催化劑用量時(shí)DMF制PX的決速步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算都表明,低催化劑用量時(shí),中間產(chǎn)物脫水為決速步驟;高催化劑用量時(shí),DMF與乙烯發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)是決速步驟。因此,在DMF制PX過(guò)程中控制催化劑用量決定了PX的生成效率。最近,Wijaya等[37]采用高比表面積、大孔徑、高酸度的SiO2-Al2O3氣凝膠作為DMF制PX的催化劑,當(dāng)SiO2-Al2O3氣凝膠的Si/Al摩爾比為1時(shí),只需在250 ℃下就能獲得90%DMF轉(zhuǎn)化率和75%PX選擇性,PX總收率達(dá)到60%。雖然單一的H-BEA在DMF制PX過(guò)程中的催化效率并不被看好,但用磷酸改性后獲得的P-BEA催化劑卻顯示出極優(yōu)異的催化性能[38],對(duì) 比 P-BEA,Al-BEA,Zr-BEA,P-SPP,P-Celite催化劑在250 ℃時(shí)催化DMF轉(zhuǎn)化為PX的性能,發(fā)現(xiàn)P-BEA幾乎能使DMF完全轉(zhuǎn)化為PX,單程PX收率可達(dá)97%。

        5 結(jié)語(yǔ)

        PX的制備方法有很多,部分方法如STDP、MTA、甲苯烷基化等已成功用于工業(yè)生產(chǎn)中,是比較成熟的方法。此外,利用可再生材料DMF制PX可能會(huì)替代現(xiàn)有方法成為更加高效、綠色的方法。另外,采用直接呋喃二聚、乙烯聚合等更加綠色的方法制PX也將成為研究的熱點(diǎn)。可見(jiàn),PX的制備方法還有更大的改進(jìn)空間。

        [1] Keading W W,Chu C,Young L B,et al. Shape-selective reactions with zeolite catalysts. Ⅱ. Selective disproportionation of toluene to produce benzene and p-xylene[J].J Catal,1981,69(2):392-398.

        [2] Kunieda T,Kim J H,Niwa M. Source of selectivity of p-xylene formation in the toluene disproportionation over HZSM-5 zeolites[J].J Catal,1999,188(2):431-433.

        [3] Uguina M A,Sotelo J L,Serrano D P. Kinetics of toluene disproportionation over unmodified and modified ZSM-5 zeolites[J].Ind Eng Chem Res,1993,32(1):49-55.

        [4] Xiong Yusheng,Rodewald P G,Chang C D. On the mechanism of toluene disproportionation in a zeolite environment[J].J Am Chem Soc,1995,117(37):9427-9431.

        [5] Uguina M A,Sotelo J L,Serrano D P,et al. Magnesium and silicon as ZSM-5 modifier agents for selective toluene disproportionation[J].Ind Eng Chem Res,1992,31(8):1875-1880.

        [6] Liu Na,Zhu Xingxing,Hua Songjie,et al. A facile strategy for preparation of phosphorus modified HZSM-5 shape-selective catalysts and its performances in disproportionation of toluene[J].Catal Commun,2016,77:60-64.

        [7] Wang Kunyuan,Wang Xiangsheng,Li Gang. A study on acid sites related to activity of nanoscale ZSM-5 in toluene disproportionation[J].Catal Commun,2007,8(3):324-328.

        [8] Nishiyama N,Miyamoto M,Egashira Y,et al. Zeolite membrane on catalyst particles for selective formation of p-xylene in the disproportionation of toluene[J].Chem Commun,2001,18:1746-1747.

        [9] Mitra B,Kunzru D. Enhancing p-xylene productivity for disproportionation of toluene in microstructured reactors[J].Chem Eng Process,2013,64:48-56.

        [10] Miltenburg A,Pawlesa J,Bouzga A M,et al. Alkaline modification of MCM-22 to a 3D interconnected pore system and its application in toluene disproportionation and alkylation[J].Top Catal,2009,52(9):1190-1202.

        [11] Wu Peng,Komatsu T,Yashima T. Selective formation of p-xylene with disproportionation of toluene over MCM-22 catalysts[J].Microporous Mesoporous Mater,1998,22(1/3):343-356.

        [12] Ren Xiaoqian,Liang Jinhua,Wang Jun. H-MCM-22 zeolitic catalysts modified by chemical liquid deposition for shape-selective disproportionation of toluene[J].J Porous Mater,2006,13(3/4):353-357.

        [13] Ni Youming,Peng Weiye,Sun Aiming,et al. High selective and stable performance of catalytic aromatization of alcohols and ethers over La/Zn/HZSM-5 catalysts[J].J Ind Eng Chem,2010,16(4):503-505.

        [14] Barthos R,Bansagi T,Sueli Z T,et al. Aromatization of methanol and methylation of benzene over Mo2C/ZSM-5 catalysts[J].J Catal,2007,247(2):368-378.

        [15] Li Junhui,Hu Chao,Tong Kai,et al. CO2atmosphere-enhanced methanol aromatization over the NiO-HZSM-5 catalyst[J].RSC Adv,2014,4(84):44377-44385.

        [16] Wang Fei,Xiao Weiyin,Xiao Guomin. Atomic layer deposition of zinc oxide on HZSM-5 template and its methanol aromatization performance[J].Catal Lett,2015,145(3):860-867.

        [17] Bi Yi,Wang Yingli,Chen Xin,et al. Methanol aromatization over HZSM-5 catalysts modified with different zinc salts[J].Chin J Catal,2014,35(10):1740-1751.

        [18] Xin Yubing,Qi Puyu,Duan Xinping,et al. Enhanced performance of Zn-Sn/HZSM-5 catalyst for the conversion of methanol to aromatics[J].Catal Lett,2013,143(8):798-806.

        [19] Zhang Jingui,Qian Weizhong,Kong Chuiyan,et al. Increasing para-xylene selectivity in making aromatics from methanol with a surface-modified Zn/P/ZSM-5 catalyst[J].ACS Catal,2015,5:2982-2988.

        [20] Zhang Ling,Jiang Zhongxiang,Yu Yue,et al. Synthesis of core-shell ZSM-5@meso-SAPO-34 composite and its application in methanol to aromatics[J].RSC Adv,2015,5(69):55825-55831.

        [21] Lai Pochen,Chen Chaohuang,Hsu H Y,et al. Methanol aromatization over Ga-doped desilicated HZSM-5[J].RSC Adv,2016,6(71):67361-67371.

        [22] Li Junhui,Tong Kai,Xi Zhiwen,et al. Highly-efficient conversion of methanol to p-xylene over shape-selective Mg-Zn-Si-HZSM-5 catalyst with fine modification of pore-opening and acidic properties[J].Catal Sci Technol,2016,6(13):4802-4813.

        [23] Kaeding W W,Chu C,Young L B,et al. Selective alkylation of toluene with methanol to produce para-xylene[J].J Catal,1981,67(1):159-174.

        [24] Prakash A M,Chilukuri S V V,Bagwe R P,et al. Silico aluminophosphate molecular sieves SAPO-11,SAPO-31 and SAPO-41:Synthesis,characterization and alkylation of toluene with methanol[J].Microporous Mater,1996,6(2):89-97.

        [25] Zhu Zhirong,Chen Qingling,Zhu Wei,et al. Catalytic performance of MCM-22 zeolite for alkylation of toluene with methanol[J].Catal Today,2004,93:321-325.

        [26] Zhu Zhirong,Chen Qingling,Xie Zaiku,et al. The roles of acidity and structure of zeolite for catalyzing toluene alkylation with methanol to xylene[J].Microporous Mesoporous Mater,2006,88(1/3):16-21.

        [27] Dung V V,Miyamoto M,Nishiyama N,et al. Selective formation of p-xylene over H-ZSM-5 coated with polycrystalline silicalite crystals[J].J Catal,2006,243(2):389-394.

        [28] Zhao Yan,Tan Wei,Wu Hongyu,et al. Effect of Pt on stability of nano-scale ZSM-5 catalyst for toluene alkylation with methanol into p-xylene[J].Catal Today,2011,160(1):179-183.

        [29] Xue Bing,Li Yongxin,Deng Lijun. Selective synthesis of p-xylene by alkylation of toluene with dimethyl carbonate over MgO-modified MCM-22[J].Catal Commun,2009,10(12):1609-1614.

        [30] Shiramizu M,Toste F D. On the Diels-Alder approach to solely biomass-derived polyethylene terephthalate(PET):Conversion of 2,5-dimethylfuran and acrolein into p-xylene[J].Chemistry,2011,17(44):12452-12457.

        [31] Wang Dong,Osmundsen C M,Taarning E,et al. Selective production of aromatics from alkylfurans over solid acid catalysts[J].ChemCatChem,2013,5(7):2044-2050.

        [32] Li Yipei,Head-gordon M,Bell A T. Computational study of p-xylene synthesis from ethylene and 2,5-dimethylfuran catalyzed by H-BEA[J].J Phys Chem C,2014,118(38):22090-22095.

        [33] Nikbin N,F(xiàn)eng Shuting,Caratzoulas S,et al. p-Xylene formation by dehydrative aromatization of a Diels-Alder product in Lewis and Br?nsted acidic zeolites[J].J Phys Chem C,2014,118(42):24415-24424.

        [34] Xiong Ruichang,Sandler S I,Vlachos D G,et al. Solvent-tuned hydrophobicity for faujasite-catalyzed cycloaddition of biomass-derived dimethylfuran for renewable p-xylene[J].Green Chem,2014,16(9):4086-4091.

        [35] Williams C L,Chang C C,Do P,et al. Cycloaddition of biomass-derived furans for catalytic production of renewable p-xylene[J].ACS Catal,2012,2(6):935-939.

        [36] Patet R E,Nikbin N,Williams C L,et al. Kinetic regime change in the tandem dehydrative aromatization of furan Diels-Alder products[J].ACS Catal,2015,5(4):2367-2375.

        [37] Wijaya Y P,Suh D J,Jae J. Production of renewable p-xylene from 2,5-dimethylfuran via Diels-Alder cycloaddition and dehydrative aromatization reactions over silica-alumina aerogel catalysts[J].Catal Commun,2015,70:12-16.

        [38] Cho H J,Ren Limin,Vattipalli V,et al. Renewable p-xylene from 2,5-dimethylfuran and ethylene using phosphorus-containing zeolite catalysts[J]. ChemCatChem,2017,9(3):398-402.

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