甲醇制芳烃(MTA)过程充分利用分子筛材料独有的择形催化性质，将甲醇直接转化得到苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)为主的混合芳烃产品，对于缓解芳烃紧缺、提高甲醇下游产品附加值、延伸煤化工产业链具有重要的现实意义和工业应用价值。MTA过程涉及众多化学反应，包括脱水、甲基化、齐聚、裂解、环化、氢转移、脱氢、芳构化等，反应过程十分复杂。这一过程中，低碳烯烃芳构化是芳烃合成的必经路径;系统研究低碳烯烃芳构化反应过程中分子筛催化剂结构、酸性分布、芳构化中心的影响，探讨分子筛催化剂作用机制，对于认识MTA过程、实现MTA催化剂设计十分重要。　　本论文以一定比例的低碳混合烯烃为原料，系统研究了具有不同酸性的ZSM-5分子筛的芳构化反应行为，并探讨了芳构化反应条件对混合反应物中不同低碳烯烃物种转化、生成产物分布的影响;通过引入有助于芳构化的Zn物种，探索了Zn物种的不同存在状态、落位、脱氢及与酸性中心之间的相互作用;并以乙烯、丙烯及不同比例的二者混合物为原料，探讨了低碳烯烃反应物之间的相互作用及影响。具体内容包括:　　1.混合低碳烯烃芳构化行为:合成了Si/Al比分别为15.9、29.8、54.4、100.7、185.4的5种HZSM-5分子筛样品，比较研究了具有不同酸性的分子筛在混合低碳烯烃芳构化反应中的催化性能。研究发现:ZSM-5分子筛催化剂的酸性显著影响低碳烯烃芳构化产物分布及反应稳定性。具体表现在:高Si/Al比不利于低碳烯烃的转化和芳烃的生成，有助于C5+成分生成;低Si/Al比有利于芳烃的生成，但易积炭导致催化剂失活;最佳的Si/Al比在29.8左右，既能保证芳烃的选择性高也具有较长的催化寿命。在不同反应温度(370-550℃)下，催化剂上混合低碳烯烃芳构化反应行为不同:高温有利于芳烃的生成，同时有大量的C1-C2烷烃生成;低温有利于C5+的生成，而降低了芳烃的选择性;最佳的反应温度约为470℃。此外，C2-C4不同烯烃物种的最佳转化温度有所差别。　　2.Zn的存在对乙烯芳构化反应的影响:以乙烯芳构化为探针反应，考察了HZSM-5催化剂上Zn的存在对烯烃芳构化反应及产物分布的影响。HZSM-5分子筛上，乙烯芳构化反应的主要产物为C3和C4烃类，芳烃选择性为38.9％;催化剂经Zn改性之后，芳烃的选择性大幅度提高至64.1％，同时催化剂的寿命也显著延长。催化剂上Zn含量变化对乙烯芳构化产物分布有影响，产物选择性表现出一定规律性:随着Zn含量的增多，C3、C4和C5+烃类的选择性逐渐降低，而乙烷的选择性则持续上升。不同的引入方法，Zn物种存在状态差别较大:离子交换型Zn-HZSM-5催化剂上，Zn主要以Zn(OH)+物种的形式存在，位于HZSM-5分子筛孔道中;物理混合型Zn-HZSM-5催化剂上，Zn主要以ZnO物种的形式存在，位于HZSM-5分子筛的表面。比较这两类催化剂的催化性能，发现Zn(OH)+和ZnO物种都是脱氢物种，对芳烃的选择性都有促进作用;若从芳烃选择性和催化剂寿命来比较，物理混合型Zn-HZSM-5催化剂催化性能略优于离子交换型，Zn的最佳质量百分含量在0.43％左右。　　3.乙烯丙烯混合芳构化反应行为:在PM-0.43％催化剂上研究了不同C2H4/C3H6摩尔比对芳构化反应产物分布的影响，发现向反应物乙烯中添加丙烯不能提高乙烯的芳构化能力和芳烃的选择性。丙烯单独芳构化反应的主要产物是芳烃、丙烷和C4烃类，其选择性分别是58.6％、22.4％和8.61％，在该研究条件下丙烯的芳构化能力低于乙烯的。