СЕЛЕКТИВНОЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ ТОЛУОЛА ЭТАНОЛОМ НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЦЕОЛИТАХ ТИПА НZSM-5
Мамедов С.Э.(1), Ахмедова Н.Ф.(1), Мамедов Э.С.(2), Исмайлова С.Б.(1)
(1) Бакинский государственный университет
AZ 1148, г. Баку, ул. З. Халилова, д. 23
(2) Бакинский филиал Московского государственного университета
AZ1146, г. Баку, Бинагадинский р., пос. Ходжасан, ул. Университетская, 1
Парофазное алкилирование ароматических соединений одноатомными спиртами в присутствии цеолитных катализаторов являются важными реакциями для получения пара-изомеров диалкилбензолов, Селективность по п-изомеру может быть увеличена путем модифицирования формоселективных катализаторов.
Целью настоящей работы явилось изучение влияния природы редкоземельных металлов (La, Pr, Cd) на пара-селективность цеолита ZSM-5 в процессе этилирования толуола.
Катализаторы готовили методом пропитки цеолита НZSM-5 (SiO2 / Al2O3 =40) водными растворами нитратов лантана, празедиума и гадолиния. Эксперименты проводили в проточной установке в интервале температур 300-400 °С с объёмной скоростью подачи сырья 1,0 ч-1и мольном отношении С7Н8 : С2Н5ОН равном 2:1.
В присутствии НZSM-5 этилирование протекает неселективно. В продуктах реакции содержится достаточное количество побочных продуктов: бензол, этилбензол, ксилолы, диэтилбензолы и триметилбензолы. Модифицирование НZSM-5 лантаном, празедиумом и гольмием в количестве 4 мас.% снижает выход побочных продуктов и увеличивает селективность по п-этилбензолу (ЭТ). На всех модифицированных катализаторах общая селективность по ЭТ не превышает 90 %. Наибольшая селективность по ЭТ (98,8 %) достигается на катализаторе, модифицированом лантаном. В температурном интервале 300-350 °С на образцах, содержащих лантан и гадолиний, не происходит образования о-ЭТ. Максимальная селективность (78,5 %) достигается на образце, модифицированном лантаном при 300 °С. По селективности образования п-этилтолуола катализаторы располагаются в ряд: La/HZSM-5>Cd/HZSM-5>Pr/HZSM-5
Модифицирование цеолита НZSM-5 лантаном и гадолинием улучшает также стабильность его работы. НZSM-5 после 4-х часовой работы резко снижает первоначальную активность. Конверсия толуола при 300 °С снижается с 29,2 % до 17,1 %. Модифицированные катализаторы в течение 20-часовой работы практически сохраняют активность. Конверсия толуола снижается всего на 1,2-1,8 %. Возрастание пара-селективности работы катализатора связано со снижением плотности сильных кислотных центров и сужением пор цеолита в результате модифицирования.