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对二甲苯是一种重要的化工基础原料,其生产主要依赖于石油生产路线;而我国“富煤、少气、缺油”的资源结构决定了必须发展煤基对二甲苯生产技术。本文论文以低成本的煤基甲醇为原料,在改性的ZSM-5催化剂的作用下,通过不同工艺路线高选择性地制得对二甲苯,缩短了产品分离流程,大幅提升效能,主要研究内容如下:在流化床反应器中,对Zn、Si和P改性的ZSM-5催化剂的甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃的反应性能进行了研究。采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD等手段进行表征分析。结果表明,Zn改性使得催化剂酸强度降低,中强酸酸量增加,对二甲苯和低碳烯烃选择性都随之提高;一定量的硅沉积改性在降低催化剂外表面酸量的同时缩小孔口,浸渍适量的磷能够调变分子筛的酸中心强度和酸量,这都能够提高对二甲苯选择性。在流化床反应器中甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃反应结果表明,3Zn-3Si-3P/ZSM-5催化剂在温度425°C、常压、反应时间40 min、空速1 h-1的条件下,对二甲苯在二甲苯中的选择性为76%,C2-C4低碳烯烃选择性为24.4%,特别是芳烃和C2-C4低碳烯烃的总选择性高达92.2%。开发了甲醇制芳烃与甲醇甲苯烷基化耦合富产对二甲苯联产低碳烯烃的新工艺,对甲醇芳构化和甲醇甲苯烷基化反应分别进行了催化剂的性能研究。对不同硅铝比和不同晶粒大小的ZSM-5分子筛进行Zn-Si-P-Mg复合改性,用于固定床反应器中甲醇芳构化反应性能研究。结果表明,硅铝比越高,催化剂酸量和酸强度越低,芳烃选择性随之降低,对二甲苯在二甲苯中的选择性和低碳烯烃的选择性提高,催化剂硅铝比为130时,C2-C4低碳烯烃选择性为55.9%,对二甲苯在二甲苯中的选择性提高到84.0%。研究表明,晶种加入量越多,催化剂晶粒尺寸越小,其微孔结构更多,孔道更短,能够提高芳烃收率和稳定性。催化剂晶种加入量为1%时,芳烃收率较高为17.5%;晶种加入量为0.01%时,C2-C4低碳烯烃选择性49.9%,对二甲苯在二甲苯中的选择性78.6%。将6Si-5P-3Mg改性的ZSM-5催化剂用于甲醇甲苯选择性烷基化制对二甲苯反应的工艺条件研究。结果表明,在温度460℃、甲苯甲醇摩尔比为2/1、WHSV=3 h-1,N2流速77.9 ml/min的优化反应条件下,甲苯转化率18.20%,对二甲苯在二甲苯中的选择性高达98.94%,低碳烯烃和对二甲苯的总选择性达到85.09%。使用不同的催化剂进行耦合后,反应性能的提高有一定程度的差别。最终,在优化的工艺条件下,芳烃选择性最高达36.5%,对二甲苯在二甲苯中的选择性可提高至86.0%,C2-C4低碳烯烃选择性约56.3%。