对二甲苯是一种市场需求量很大的基础有机化工原料,具有重要的工业价值。近年来甲苯烷基化制备对二甲苯路线因为其显著的成本优势引起了广大科研工作者的关注。本课题组提出溴甲烷甲苯烷基化制备对二甲苯的工艺路线,并取得了一定的研究成果。本论文针对目前该反应中存在的催化剂活性较低、稳定性较差等问题,设计制备了ZnZSM-5分子筛及多级孔ZnZSM-5分子筛,并结合多种表征手段对其结构、形貌和表面酸量及酸性进行表征,探讨了其物化性质与催化性能之间的关系。主要研究内容和结果如下:(1)采用同晶取代法一步合成了ZnZSM-5分子筛,考察了Zn添加量对分子筛催化性能的影响。结果表明,添加适量的柠檬酸锌可以增加催化剂表面的酸性位点,有利于原料充分反应,促进甲苯转化。同时,采用同晶取代法可以将Zn直接引入分子筛骨架中,增加分子筛晶体内部的介孔体积,从而减少产物分子的扩散阻力,有利于提高甲苯的转化率和催化剂的稳定性。(2)为了进一步提高分子筛的催化性能,将筛选出来的催化性能最佳的ZnZSM-5在四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液中溶解-重结晶制备了多级孔分子筛。结果表明,相比于ZnZSM-5分子筛,多级孔TPA-ZnZ5分子筛具有更高的稳定性。将分子筛在TPAOH水溶液中溶解-重结晶处理可以在分子筛表面引入大量介孔,有利于产物分子快速扩散出去,从而提高催化剂的稳定性。同时TPA~+的存在可以保护分子筛原有的微孔结构不被破坏。(3)对溴甲烷甲苯烷基化制备对二甲苯工艺进行放大设计。工艺分三个工段:烷基化工段、预分离工段和对二甲苯提纯工段,主要包含工艺流程设计、物料及能量衡算、反应器选型和车间布置等。该工艺具有流程简单、原料利用率高以及节能环保等优点。