Nghiên cứu phản ứng ankyl hóa benzen trên xúc tác MCM-22 biến tính

The alkylation of benzene over Ga-MCM-22 zeolite by ethanol was performed successfully. The influence of temperature, space velocity, feed ratio and time-on-stream on the ethylation of benzene was investigated. It has been shown that Ga-MCM-22 was suitable for the ethylation of benzene with ethanol. Based on the experimental results, the dynamic and chemical mechanisms of the process were proposed.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phản ứng ankyl hóa benzen trên xúc tác MCM-22 biến tínhT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (2), Tr. 136 - 141, 2007 Nghiªn cøu ph¶n øng ankyl hãa benzen trªn xóc t¸c MCM-22 biÕn tÝnh §Õn Tßa so¹n 3-4-2006 Ng« ThÞ ThuËn1, C«ng TiÕn Dòng2 1 Tr êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn - §HQGHN 2 Tr êng §¹i häc Má - §Þa chÊt Summary The alkylation of benzene over Ga-MCM-22 zeolite by ethanol was performed successfully. The influence of temperature, space velocity, feed ratio and time-on-stream on the ethylation of benzene was investigated. It has been shown that Ga-MCM-22 was suitable for the ethylation of benzene with ethanol. Based on the experimental results, the dynamic and chemical mechanisms of the process were proposed. I - Më ®Çu bÒn nhiÖt cao, tÝnh axit kh«ng qu¸ m¹nh v# ®Æc biÖt vÒ cÊu tróc – kÕt hîp ®Gîc c¶ hai d¹ng réng Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp dÇu v# lç hÑp [2 - 5]. Thùc tÕ, xóc t¸c dùa trªn c¬ sëmá, c«ng nghÖ hãa dÇu ®! ®ãng gãp kh«ng nhá MCM-22 ®! b¾t ®Çu ®Gîc øng dông trong qu¸v#o qu¸ tr×nh chuyÓn hãa c¸c hîp chÊt h÷u c¬ tr×nh ankyl hãa pha láng theo Mobil – Raytheoncã nguån gèc dÇu má trë th#nh nh÷ng s¶n phÈm [6]. Víi vai trß øng dông v# sù lý thó khoa häccã gi¸ trÞ, phôc vô cho c¸c môc ®Ých kinh tÕ, x! nhG vËy, biÕn tÝnh vËt liÖu MCM-22 nh»m n©nghéi. Trong sè ®ã ph¶i kÓ ®Õn benzen, toluen, cao h¬n n÷a kh¶ n¨ng øng dông cña nã ®ang l#xilen (BTX). §©y l# ba hîp chÊt ®Çu c¬ b¶n v# ®Ò t#i mang tÝnh chÊt thêi sù cña c¸c nh# khoacã øng dông quan träng nhÊt trong ng#nh c«ng häc trªn thÕ giíi. Trong c«ng tr×nh n#y, chóngnghÖ tæng hîp h÷u c¬ - hãa dÇu. C¸c s¶n phÈm t«i ®! tiÕn h#nh biÕn tÝnh MCM-22, kh¶o s¸t c¸cn#y ®Gîc t¹o ra tõ hai qu¸ tr×nh chÝnh l# ®Æc trGng v# kh¶ n¨ng xóc t¸c cho ph¶n øngrefominh v# th¬m hãa hi®rocacbon nhÑ. ViÖc ankyl hãa benzen.mét lGîng rÊt lín c¸c s¶n phÈm trªn ®Gîc t¹o ra- ®Æc biÖt l# benzen - ®! thóc ®Èy c¸c nh# khoa II - Thùc nghiÖmhäc nghiªn cøu chuyÓn hãa chóng th#nh c¸c s¶nphÈm cã gi¸ trÞ kinh tÕ v# gi¸ trÞ sö dông cao MCM-22 ®Gîc tæng hîp theo phG¬ng ph¸ph¬n nhG etylbenzen, cumen…. Ph¶n øng ankyl thuû nhiÖt [7]. Nh«m d¹ng Bohmit ®Gîc ho# tanhãa benzen víi c¸c t¸c nh©n ancol hoÆc anken trong dung dÞch chøa NaOH; cho thuû tinh lángkh¸c nhau ®ãng vai trß quan träng ®Ó thùc hiÖn (27,8% SiO2) v#o dung dÞch chøa nh«m trªn.môc ®Ých nãi trªn. KhuÊy kÜ cho tíi khi t¹o th#nh gel ë pH 12 th× Nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp niªn 90, c¸c thªm nhanh chÊt t¹o cÊu tróc hexametyleniminchuyªn gia cña h!ng Mobil ®! tæng hîp ra mét (HMI) v#o. Gel ®Gîc t¹o ra cã tØ lÖ SiO2/Al2O3 =lo¹i vËt liÖu míi cã tªn l# MCM-22 [1]. §©y l# 30. Sau khi gi# hãa gel ë ®iÒu kiÖn tÜnh, gelmét vËt liÖu xóc t¸c ®Çy høa hÑn cho qu¸ tr×nh ®Gîc chuyÓn v#o b×nh Teflon ®Æt tronganhkyl hãa v× diÖn tÝch bÒ mÆt riªng lín, tÝnh Autoclave. ñ gel ë 150oC trong 9 ng#y liªn tôc.136S¶n phÈm bét ®Gîc röa ®Õn m«i trGêng trung gi¶i hÊp phô amoniac NH3-TPD.tÝnh, l#m kh« ë 120oC trong 2 giê, nung ë 500oC C¸c ph¶n øng xóc t¸c ®Gîc thùc hiÖn theotrong 5 giê víi dßng kh«ng khÝ kh«. D¹ng Na- phG¬ng ph¸p dßng trong lß èng ë ¸p suÊtMCM-22 ®Gîc chuyÓn th#nh d¹ng H-MCM-22 thGêng. Xóc t¸c ®Gîc ho¹t hãa trong dßngb»ng phG¬ng ph¸p trao ®æi ion NH4+ råi nung ë kh«ng khÝ kh« 5 giê ë 500oC trGíc khi thùc hiÖn500oC trong 5 giê. Xóc t¸c H-MCM-22 l¹i tiÕp ph¶n øng. ChÊt ph¶n øng ®Gîc pha theo tØ lÖtôc trao ®æi ion víi dung dÞch Ga(NO3)3 0,1 M ë ®Þnh trGíc v# ®Ga v#o èng ph¶n øng b»ng thiÕt80oC trong 12 giê. Sù trao ®æi còng ®Gîc lÆp l¹i bÞ b¬m mÉu tù ®éng. S¶n phÈm ®Gîc ngGng ë3 lÇn. Xóc t¸c ®Gîc sÊy v# nung ë 500oC trong 5 d¹ng láng v# ph©n tÝch trªn m¸y s¾c kÝ GS-MS.giê. ë ®©y, chóng t«i ®! biÕn tÝnh MCM-22b»ng c¸ch trao ®æi ion Ga3+ thay thÕ H+. D¹ng III - KÕt qu¶ v th¶o luËncuèi cïng cña qu¸ tr×nh trao ®æi l# d¹ng Ga-MCM-22. Qua kÕt qu¶ nhiÔu x¹ tia X (h×nh 1) cña mÉu Xóc t¸c ®iÒu chÕ ®Gîc kh¼ng ®Þnh cÊu tróc vËt liÖu ®iÒu chÕ, chóng t«i thÊy r»ng nh÷ngb»ng phG¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X, phæ hång ®Ønh pic ®Æc trGng cho cÊu tróc tinh thÓ cñango¹i, hiÓn vi ®iÖn tö quÐt SEM. Møc ®é trao MCM-22 ®Òu xuÊt hiÖn râ r#ng, s¾c nÐt. Nh÷ng®æi ion ®Gîc x¸c ®Þnh qua ph©n tÝch h#m lGîng d¹ng h×nh l¸ hay ®Üa máng cña d¹ng vËt liÖu cÊuNa+ trong mÉu trGíc v# sau khi trao ®æi. H#m ...