中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的輕質(zhì)烷烴/CO耦合制芳烴研究獲進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)引入CO可以提升輕質(zhì)烷烴芳構(gòu)化反應(yīng)制芳烴的選擇性，并基于表征手段揭示反應(yīng)過(guò)程中的重要中間體即甲基取代的環(huán)戊烯酮，提出耦合反應(yīng)機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《化學(xué)·催化》雜志。

芳烴化合物在化工行業(yè)中具有重要的基礎(chǔ)支撐作用。傳統(tǒng)的石油腦催化重整制芳烴常依賴貴金屬催化劑，且原料中的正己烷和輕質(zhì)烷烴很難轉(zhuǎn)化為芳烴。而石腦油耦合轉(zhuǎn)化技術(shù)(即通過(guò)將煤基含氧化合物與石腦油耦合轉(zhuǎn)化以制備芳烴化合物)則有望解決這一問(wèn)題。

該研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于正己烷與CO的耦合體系，CO的引入顯著提升了反應(yīng)對(duì)芳烴的選擇性。通過(guò)反應(yīng)條件優(yōu)化，環(huán)戊烷與CO偶聯(lián)的芳烴選擇性高達(dá)85%；在納米尺寸ZSM-5上，輕質(zhì)芳烴(BTX)選擇性增加，而總芳烴選擇性保持71%。經(jīng)四乙氧基硅烷(TEOS)修飾后，BTX組分逐漸增加，選擇性提高到41.7%。

另外，還系統(tǒng)研究了輕質(zhì)烷烴(C4～C6)與CO在酸性沸石H-ZSM-5上的耦合反應(yīng)，并設(shè)計(jì)了多種原位表征試驗(yàn)，揭示芳烴產(chǎn)生的機(jī)理。輕質(zhì)烷烴和CO高選擇性耦合轉(zhuǎn)化成芳烴的反應(yīng)過(guò)程如下：①CO插入碳正離子形成酰陽(yáng)離子；②酰陽(yáng)離子與烯烴反應(yīng)生成不飽和酮；③不飽和酮環(huán)化為甲基取代環(huán)戊烯酮；④甲基取代環(huán)戊烯酮轉(zhuǎn)化為單環(huán)芳烴。

根據(jù)輕質(zhì)烷烴與CO偶聯(lián)反應(yīng)的完整機(jī)理，利用納米ZSM-5和TEOS修飾提高BTX選擇性。該研究成果可為開(kāi)發(fā)新型輕質(zhì)烷烴芳構(gòu)化反應(yīng)提供借鑒。

[中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿]