甲烷与丙烷混合无氧芳构化反应机理及反应动力学研究

为促进甲烷的无氧芳构化反应,考察了在ZSM-5和Zn/ZSM-5分子筛催化剂上丙烷对甲烷无氧芳构化反应的影响,并通过原位红外光谱实验探究了甲烷和丙烷混合芳构化的反应历程。结果表明:在甲烷芳构化中引入丙烷可促进反应物的转化和芳烃产物的形成,Zn元素可促进甲烷的活化。原位红外光谱实验发现,甲烷在Zn活性位点上会形成Zn-CH_(3)物种,然后与丙烷芳构化形成的苯结合,进一步促进苯环支链低聚物的形成,从而促进芳烃的形成。在550~650℃反应温度下,对Zn/ZSM-5催化剂上甲烷丙烷混合无氧芳构化反应动力学进行了研究,发现相同反应温度下芳烃各产物生成速率常数的大小为:k(苯)>k(甲苯)>k(二甲苯),其生成苯、甲苯和二甲苯反应的表观活化能分别为25.1,31.9和77.9 kJ/mol,苯为主要芳烃产物。