甲醇制芳烃研究趋势文献分析.pdf

第 22 卷 第 3 期2023 年 9 月宁 夏 工 程 技 术Vol.22 No.3Ningxia Engineering TechnologySep.2023甲醇制芳烃研究趋势文献分析李海波，吕俊敏，范素兵*，赵天生（宁夏大学 化学化工学院，宁夏 银川750021）摘 要：基于中国知网数据库（CNKI）和科学引文数据库（WoS），采用知识图谱方法对甲醇制芳烃领域的合作作者、共词网络及关键词聚类进行了分析，归纳了该领域目前主要的研究方向及内容，展望了芳构化反应今后的研究方向。关键词：甲醇；芳烃；对二甲苯；催化剂；知识图谱中图分类号：TQ426.8；TQ546.4 文献标志码：A芳烃是石化行业重要的基础原料之一，主要用于生产香料、染料、橡胶和油墨，同时在航天、医药等领域也具有重要的用途1-2。目前，芳烃的生产路线主要分为石油路线和非石油路线。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的能源结构，近年来芳烃的非石油生产路线备受关注，其主要包括甲醇制芳烃、轻烃芳构化、合成气制芳烃3、甲烷制芳烃、苯和 CO/CO2+H24-5、甲苯和 CO/CO2+H26-7等工艺。我国煤化工行业的快速发展导致甲醇产能过剩、价格低廉，而甲醇制芳烃工艺不仅能将低附加值的甲醇转化为高附加值的芳烃，还能缓解我国对石油资源的依存关系，推动我国煤炭资源的高效利用。为此，不少学者针对在甲醇制芳烃工艺中如何提高芳烃收率进行了详细研究。其中，HZSM-5 沸石分子筛是公认的甲醇制芳烃催化剂，该催化剂具有可调变的孔结构和酸性，对其进行改性可以有效提高芳烃收率。常用的改性方法有元素改性（Zn，Ga，Mg，P，Ni，Ag 等）、酸碱处理（酒石酸、草酸、硝酸、氢氧化钠、TPAOH 等）、改变HZSM-5 形貌（孪晶、棒状、球状、中空、棺状等）8。值得注意的是，对二甲苯是芳烃中最重要的产品，使用液相沉积 SiO2、水热法包硅、固相法包硅方法制得的核壳结构 HZSM-5S 分子筛能显著提高二甲苯中对二甲苯的选择性9。目前，业内已有关于甲醇制芳烃生产工艺10-11、催化剂12-13及经济性14等方面的综述报告，但是缺少全球范围的有关甲醇制芳烃研究进展和发展趋势的报告。近年来，随着科学技术的快速发展，不同领域的论文发表数量均呈现逐年递增的趋势，然而大量的文章难以直观地总结出较为有用的信息，因此，我们可以利用一些可视化操作软件，将大量的论文演变为各种计量指标，形成知识图谱15。其中关键词共现分析、共被引分析、合作网络分析、耦合分析及主题聚类分析是几种常用的论文分析方法，这些方法可以有效地帮助人们对某个领域进行可视化分析，基于相关指标得到与传统综述不同的见解，通过大量的文献挖掘明确某些领域的研究动态与热点，如智慧农业、数学、医药学等领域16-18。此外，通过这些方法得出的知识图谱一方面可以帮助科研人员分析相关领域的整体研究信息，如领域内较为活跃的国家、机构及科研人员等19；另一方面可以帮助科研人员对该领域的特定研究方向进行深入分析，如机器阅读理解等20。为了直观、全面地了解甲醇制芳烃领域的整体研究状况，本文通过知识图谱的相关指标分析了中国知网数据库（CNKI）与科学引文数据库（WoS）中关于甲醇制芳烃的研究动态、研究趋势与研究前沿，以期为该领域的科学研究提供一定的指导。文章编号：1671-7244（2023）03-0239-13收稿日期：2022-12-18基金项目：国家自然科学基金项目（22168030）；宁夏回族自治区科技创新领军人才项目（2021GKLRLX15）作者简介：李海波（1997），女，博士研究生，主要从事煤基催化应用研究（）。*通信作者：范素兵（1979），男，研究员，博士，主要从事煤化工新工艺/催化剂、煤基下游高值产品合成、分子筛材料合成与应用等研究（）。宁 夏 工 程 技 术第 22 卷1数据与方法1.1数据来源形成知识图谱需要大量的文献数据，本文采用的数据主要来自于 CNKI 及 WoS 两个数据库。文献检索时间为 1995 年 1 月 1 日至 2022 年 10 月 31 日。CNKI 的检索主题为“甲醇*芳烃”“甲苯甲醇烷基化”，WoS 的检索主题为“methanol aromati*”。CNKI 数据库检索式：同义词扩展（甲醇*芳烃）OR 主题=同义词扩展（甲苯甲醇烷基化）OR 主题=同义词扩展（甲醇*对二甲苯）OR 主题=同义词扩展（甲醇芳构化）OR 主题=同义词扩展（甲苯甲醇*对二甲苯）OR 主题=同义词扩展（苯甲醇烷基化）OR主题=同义词扩展（苯甲醇*对二甲苯）NOT 主题=同义词扩展（进展）OR（题名=同义词扩展（甲醇*芳烃）OR 题名=同义词扩展（甲苯甲醇烷基化）OR 题名=同义词扩展（甲醇*对二甲苯）OR 题名=同义词扩展（甲醇芳构化）OR 题名=同义词扩展（甲苯甲醇*对二甲苯）OR 题名=同义词扩展（苯甲醇烷基化）OR题名=同义词扩展（苯甲醇*对二甲苯）OR 题名=同义词扩展（进展）AND 发表时间 Between（1995-01-01，2022-10-31）AND（来源标识码=P01 OR 来源标识码=P0202 OR 来源标识码=P0201 OR 来源标识码=P0209）（模糊匹配）。由此获取文章题目、作者、年份、单位、关键词等主要数据信息，导出 Refworks文件。WoS 检索式：TS=（methanol aromatic）AND SU=（chemistry）NOT TS=（water）NOT SU=（medical）NOT SU=（Agriculture）NOT SU=（Polymer Science）NOT SU=（Biochemistry&Molecular Biology）AND AB=（methanol aromati*）OR TI=（methanol aromati*）OR TI=（MTA BTX）OR AB=（MTA BTX）OR TI=（“methanol to p*-xylene”）OR TI=（“coaromatization”）。由此获取文章标题、作者、年份、国家、科研机构、关键词、参考文献等主要数据信息，生成 WoS全数据文件和 EndNote Desktop 引文文件。检索完成后，需要进一步处理检索出的论文，删减不相关文献及影响分析的文献。筛选文献的主要原则如下。（1）去除相关性不大的文献；（2）去除综述文献；（3）去除报道性文献；（4）CNKI 保留 SCI，EI，CSCD，CSSCI 及核心论文；（5）WoS 保留 WoS 核心论文。筛选完成后，本文保留 CNKI 174 篇文章，WoS 390 篇文章。1.2研究方法本文主要采用 Google 公司提供的知识图谱方法（HistCite，VOSviewer 及 CiteSpace 软件）对 1995 年1 月 1 日至 2022 年 10 年 31 日 CNKI 和 WoS 所收录的甲醇制芳烃领域研究论文进行了分析，并且利用关键词共现分析、共被引分析、合作网络分析、耦合分析及主题聚类分析等方法形成了甲醇制芳烃领域的知识图谱21。2结果与分析2.1基于WoS的知识图谱分析2.1.1发文趋势与载文期刊分析发文趋势可以反映甲醇制芳烃领域的活跃程度。不同国家和机构的人员在科研领域存在一定的差异，为了更好地分析世界范围内甲醇制芳烃领域的研究进展，本文对WoS 内有关该领域的文献进行了分类统计，如图 1所示。由发文量统计图（图 1a）可知，19952022 年甲醇制芳烃领域的发文数量总体呈现上升趋势，尤其是 2014 年后发文量明显增加，预示着该领域在未来仍将可能是较为活跃的研究领域。甲醇制芳烃领域发表论文排名 TOP10 的学术期刊见图 1b。其中发文量最多的期刊是荷兰的 Microporous and Mesoporous Materials，排 名 第 2 的 是 英 国 的 RSC Advances，排名第 3 的是英国的 Fuel 和 Catalysis Science&Technology。在 TOP10 期刊中，美国期刊 4 本，荷兰期刊和英国期刊各 3 本。甲醇制芳烃领域发文量排名前 10 的国家和机构如表 1 所示。由表 1 可知，发文量排名前 5 的国家分别是中国、印度、日本、美国和德国。其中中国是从事甲醇制芳烃研究最为活跃的国家，并且整理筛选后形成的文献集中引用总频数（TLCS）和 Web of Science 核心文集中的引用总频次（TGCS）的排名均位居第一，说明中国在甲醇制芳烃领域的研究成果认可度较高。Y.M.Ni 等22在 2011 年发表了一篇关于纳米 HZn，AlZSM-5 应用于甲醇芳构化的文章，其 TLCS 为 63，TGCS 为 213。X.J.Niu 等23在2014年发表了一篇有关 Zn 改性 HZSM-5 催化剂的制备方法对甲醇制芳烃反应性能的影响的文章，其TLCS 为 60，TGCS 为 250，说明 Zn 改性 ZSM-5 在甲醇制芳烃领域得到了广泛的认可。Zn 和 ZSM-5 分子筛相互作用形成了骨架外 ZnO 和与骨架强相互作用的 Zn（OH）+活性物种，Zn（OH）+主要起到反应240第 3 期李海波等：甲醇制芳烃研究趋势文献分析脱氢作用24-25。与母体 HZSM-5 相比，Zn 的负载增加 了 LAS/BAS 的 比 值，即 将 部 分 BAS 转 化 为LAS26-27。本课题组进行的关于 Zn 改性 HZSM-5用于甲醇耦合正己烷共芳构化的研究也取得了一定的进展。ZnCr/HZSM-5 催化甲醇耦合正己烷共芳构化在 450 C、WHSV=2 h-1、正己烷甲醇进料摩尔比为 3 7 的反应条件下，实现了芳烃收率 40.1%，二甲苯选择性 40.4%28。本课题组在此基础上又制备了ZnCrP/AT-HZSM-5 催化剂。在 500 C、WHSV=1 h-1、正己烷与甲醇进料摩尔比为 3 7 的反应条件下，与ZnCrP/HZSM-5 相比，ZnCrP/AT-HZSM-5的反应寿命是其 2.5 倍，长达 162 h29。其他国家的学者如德国学者，虽然他们的发文量比前 4 个国家少，但 TLCS 和 TGCS 指标都比较高，说明他们在甲醇制芳烃领域的研究也具有一定的认可度。从研究机构的活跃程度来看，发文量排名前 10的单位中最为活跃的是中国科学院，其不仅发文量最多，TLCS 与 TGCS 指标也是最高的（表 1），表明中国科学院在甲醇制芳烃领域具有重要地位。2018年，Z.Y.Chen 等30在 Angewandte Chemie 发表了一篇关于甲醇耦合 CO 制芳烃的文章。研究结果显示，甲醇和 CO 在未经改性的 HZSM-5 分子筛上的芳烃选择性约为 80%，高于单一甲醇芳构化制芳烃的选择性。同时，该团队还提出了一种新的芳构化机理，指出 CO 的加入形成了羰基化合物和甲基-2-环戊烯-1-酮中间体，其参与了芳构化过程。2022年，H.Han 等31设计了一种 SiO2MZ 催化剂，可以钝化催化剂外表面酸性。在一定的反应条件（460，pH2=0.2 MPa，WHSV=6 h1，n（T）n（M）=21，n（H2）n（H2O）n（T+M）=2 2 1）下，该催化剂获得了大于 97%的对二甲苯选择性。在表面改性的 HZSM-5 上若同时负载 Pt 和 Ni，还能有效抑制焦炭前驱体的生成，提高催化稳定性。此外，表 1 中排名前 5 的机构分别是中国科学院、太原理工大学、清华大学、中国科学院大学和华199520002005201020152020(403530151005GGC42520G1a发文量统计图0246822G12010 12 14 16 18Microporous and Mesoporous MaterialsRSC AdvancesFuelCatalysis Science&TechnologyIndustrial&Engineering Chemistry ResearchPetroleum Science and TechnologyCatalysis TodayApplied Catalysis A-GeneralACS CatalysisCatalysis Lettersb载文量TOP10的刊物统计图图1WoS库甲醇制芳烃领域文献的分类统计表1甲醇制芳烃领域发文量排名前10的国家和机构国家和机构ChinaIndiaJapanUSAGermanySouth KoreaIranUKRussiaSpain发文量216282525131211987TLCS987185163054002TGCS47623393826832472781157043195国家和机构Chinese Academy of SciencesTaiyuan University of TechnologyTsinghua UniversityUniversity of Chinese Academy of SciencesEast China University of Science and TechnologyChina University of PetroleumNational Cheng Kung UniversityTokyo Institute of TechnologyXi an Jiaotong UniversityZhejiang University发文量5218151511108888TLCS3345019318624274411016TGCS170023461071212210010811152109241宁 夏 工 程 技 术第 22 卷东理工大学，并且排名前 10 的机构中有 9 个来自中国，这也充分表明我国在甲醇制芳烃研究领域内处于主导地位。原因是传统芳烃主要由石油路线制得，而我国的原油储量较少，因此采用非石油路线制芳烃就显得尤为重要32。以煤、天然气和生物质为原料都能合成甲醇，而煤化工行业的迅猛发展又产生了过剩的甲醇。通过甲醇路线制芳烃不但能实现经济效益最大化，还能缓解我国对芳烃的需求，因此甲醇制芳烃领域引起了国内众多研究者的关注33-35。2.1.2共词网络与共被引分析为了快速掌握甲醇制芳烃领域的研究热点，本文基于 WoS 生成了共词网络分析图，如图 2 所示。关键词的出现频率与共词网络分析图的颜色变化相关，随着图 2 中的颜色由红到绿，关键词出现的频率逐渐降低。该领域的热点词汇包括“芳构化（aromatization）”“芳烃（aromatics）”“HZSM-5”“烷基化（alkylation）”“对二甲苯（p-xylene）”“机理（mechanism）”“失活（deactivation）”“性能（performance）”“选择性转化（selective conversion）”“共进料（cofeeding）”等，说明该领域的研究主要针对芳构化反应机理、失活行为、甲醇制对二甲苯及甲醇耦合共进料等方面。关键词是作者对整篇文章的高度概括，反映了文章的核心研究内容。聚类分析是对相同或次关键词进行聚类，表现出对某一方面研究内容的高度概括性。图 3 与表 2 分别为基于 WoS 的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类时序图和聚类分析表，聚类指标为 Q=0.8，S=0.9（Q0.3，S0.7 时可认为聚类结果可靠36）。图 3 主要由两部分组成：左侧为关键词之间的关系，通过圆盘的大小和颜色可以看出单个关键图2基于WoS的共词网络分析图242第 3 期李海波等：甲醇制芳烃研究趋势文献分析词出现的年份与次数，通过不同颜色的连接线可以明确不同关键词之间的关系及出现的年份；右侧为聚类结果，反映了不同时间段国内外学者研究热点和研究内容的变化。由图 3 和表 2 可知：甲醇制芳烃领域共有 14 个聚类簇；20152019 年，研究内容关键词主要集中在“甲烷”或“芳构化机理”，其中关于“甲烷”的研究内容多为甲醇辅助甲烷转化生成芳烃，使 用 Zn 改 性 HZSM-537-38、双 功 能 Zn-Mo/HZSM-539-40、GaMo/HZSM-541和 M/HZSM-5（M：Zn/Ga/Co/Ni/Fe/La）42等催化剂提高催化活性和稳定性。Z.X.Xi 等43通过 TPSR-MS 实验探究了 Zn/ZSM-5 上甲醇与甲烷共进料中甲烷的转化途径。该团队认为：在温和的反应条件下，与甲烷单独进料相比，共进料可以降低甲烷的转化温度，而且促进甲烷转化的物质是甲醇制芳烃反应产物或中间物种，并不是甲醇；芳烃促进甲烷转化的真正原因是添加的芳烃促进了甲醇制芳烃中芳烃循环反应路径，进而促进了甲烷的转化。除了甲醇耦合 CO 共进料、甲醇耦合正己烷共进料和甲醇辅助甲烷共进料反应外，还有甲醇呋喃共进料44、甲醇戊烷共进料45、甲醇正丁醇共进料46和甲醇正丁烷47共进料等反应类型。C.Song 等提出了 Zn-ZSM-5/ZSM-11 催化剂，探究了 Zn 物种状态48、反应条件49对甲醇正丁烷共进料的影响及甲醇正丁烷共进料对芳构化性能和焦炭的影响50。结果表明：（1）通过物理混合法、离子交换法和浸渍法可以得到 Zn 改性 ZSM-5/ZSM-11，其中离子交换法和浸渍法有利于微孔通道中 ZnOZn 桥接物种的形成，有利于提高芳烃的选择性。（2）通过优化正丁烷/甲醇进料比、空速、压力和温度，最终确定反应条件为 480，0.4 MPa，WHSV（CH2）=0.6 h1，n（正丁烷）n（甲醇）=60 40 时有利于提高芳烃选择性。（3）共进料反应与烷烃芳构化相比，可以抑制干气的形成；与甲醇芳构化相比，可以实现能量耦合，抑制催化剂失活。此外，20162020 年研究内容主要集中在甲醇制芳烃方面，尤其是关于如何提高对二甲苯的选择性。N.Wang 等51报道了 Zn/（S1Z5S1）催化剂具有类似三明治状的沸石结构。研究发现，该催化剂不但解决了催化稳定性问题，还可以提高对二甲苯选择性，其使得甲醇 100%转化40 h，对二甲苯选择性达到 90%（在二甲苯中）。此外，业内还有通过元素表面改性和制备核壳结构分子筛覆盖外表面酸性来提高对二甲苯选择性的研究。J.H.Li 等52给出的 Mg-Zn-Si-HZSM-5 催化剂在 733 K，WHSV=1.0 h-1的条件下，对二甲苯选择性高达 98.9%（甲醇制芳烃反应 12 h）。K.Miyake 等53和 J.Zhang 等54分别使用水热法和无溶剂法制备了 Zn/ZSM-5Silicalite1 核壳结构催化剂，其对二甲苯选择性分别达到 99%和 84.1%。相比水热法，无溶剂法制备催化剂具有制备过程简单、节约水资源等优点，符合绿色化学理念，上述催化剂的设计和制备均为提高对二甲苯选择性拓宽了新思路。图3基于WoS的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类时序图243宁 夏 工 程 技 术第 22 卷图 4 为期刊互引分析图，可以表明某个领域内期刊的互相引用关系。图 4 中，112 是不同期刊的学科领域关系，左侧为引用期刊的学科领域分布，右侧为被引用期刊的学科领域分布。同一个领域的发文期刊或引用期刊表示为一个椭圆，椭圆的横轴表示该领域的作者数量，纵轴表示发表或引用文章的数量。由图 4 可知，发文期刊的学科领域主要分布在 5 号学科，引用期刊的学科领域主要分布在 4 号学科。5 号学科包括 Physics，Materials 及 Chemsitry，4 号学科包括 Chemistry，Materials 及 Physics。发文和引用都来自于同样的学科领域，这表明在甲醇制芳烃领域学科交叉的情况较为集中，Physics，Materials 及 Chemsitry 学科对该领域起到重要的支撑作用。表2基于WoS库的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类分析表聚类编号012345678910111213聚类大小3123222120181715151514141212轮廓系数0.9370.8750.9700.8990.9430.8950.9070.9490.9330.9080.9691.0000.9110.947平均出版年份20132015201520162016201720112010201520172015200220192015聚类名称chemistrymethanelife cycle assessmentmethanol to aromaticstemperature programmed desorptionoxideconversioncrystal sizetransformationctabmechanismpolycyclic aromatic hydrocarbonsalkaline treatmentdeactivation图4期刊互引分析图244第 3 期李海波等：甲醇制芳烃研究趋势文献分析2.2基于CNKI的知识图谱分析2.2.1 发 文 量 趋 势 和 发 表 刊 物 分 析 图 5 对CNKI 甲醇制芳烃领域的文献进行了分类统计。由图 5a 可知，1995 年至今，甲醇制芳烃领域年发文量呈逐渐上升趋势，表明甲醇制芳烃领域受到越来越多的国内学者关注，并且该领域将会继续成为研究热点。通过对发表相关论文的排名前10 的刊物进行分析（图 5b），发现中文文献集中在天然气化工（C1 化学与化工）（已更名为 低碳化学与化工）和 燃料化学学报 石油学报（石油加工）石油炼制与化工 现代化工 化工进展化学反应工程与工艺 等期刊，其中 天然气化工（C1 化学与化工）与 燃料化学学报 载文量各为21 篇。2.2.2共词网络分析图 6 为基于 CNKI 的甲醇制芳烃研究领域共词网络分析图。由图 6 可知，CNKI在甲醇制芳烃领域的研究热点词汇主要集中在两大方面：一是对甲醇芳构化制芳烃的研究，以“甲醇”为研究中心，包括流程模拟、换热网络计算、热力学分析、甲醇耦合轻烃共进料制芳烃、Zn/Ga/Ag/Mg/La 等金属助剂改性 HZSM-5、酸碱处理 HZSM-5、Zn 负载量对芳构化反应的影响、ZSM-5 分子筛尺寸大小的影响、积碳分析、再生动力学分析、原位红外表征探究机理、催化剂焙烧温度对甲醇芳构化的影响等研究方向；二是甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的研究，以“苯”“甲苯”和“对二甲苯”为研究中心，包括调变分子筛孔结构、分子筛酸性、金属元素改性、ZSM-5核壳结构分子筛、HZSM-5 复合分子筛（ZSM-5-SBA-15、PtZSM-5Silicalite-1）、不同择形催化剂的制备方法及密度泛函理论（DFT）和烃池机理等研究方向。2.2.3关键词聚类分析图 7 与表 3 分别为基于CNKI 的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类时序图和分析表，聚类指标为 Q=0.81，S=0.93，（Q0.3，S0.7 时聚类结果可靠）。由图 7 可知，19952022 年，“耦合转化”和“对二甲苯”是国内相关学者的主要研究内容之一。1995 年，中国科学院山西煤炭化学研究所的高志贤等55-56在甲醇/丙烷制芳烃研究中提到了“耦合转化”。研究结果表明，甲醇/丙烷芳构化是基于热中和原理的新反应。该结论为甲醇反应释放热量找到了解决方法。此外，甲醇/丙烷在修饰后的ZSM-5 催化下还能获得较高的芳烃收率。随着研究的不断深入，业内出现了丁烷与甲醇共进料芳构化57、甲醇与 C6C7烷烃耦合共芳构化58、生物基呋喃与甲醇耦合制芳烃59、轻烃与甲醇耦合芳构化60等研究内容。“对二甲苯”源于徐海升等61将系列（Ga，Fe，Co，Ni，Zn 等）改性 MFI 沸石用于甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的研究中。研究发现，P/Ni-MFI对提高对二甲苯选择性具有显著作用，可使对二甲苯选择性高达 97%，这是因为 MFI 经过修饰后能抑制反应扩散出来的对二甲苯在表面发生异构化反应。针对如何提高对二甲苯选择性，学者们又分别研究了不同类型的沸石分子筛62-64、不同元素改性方法65、复合结构 HZSM-5Silicalite-1 分子筛66-67、热力学计算分析68等内容。随后，“烷基化”“耦合芳构化”“表面修饰分子筛”“改性分子筛”“复合分子筛”“动力学”“原位红外表征反应机理和反应机制”等关键词的出现反映出甲醇制芳烃的研究进展情况。此外，由表 3 还可以看出，基于 CNKI 的关键词聚类中共有 10 个聚簇类。20122016 年，国内学者的研究主要集中在“对二甲苯”方向。20172021年，国内学者主要关注的是甲醇制芳烃催化剂的研究，并且从聚类程度看，在甲醇芳构化制芳烃领域学者们研究较多的是“对二甲苯”“催化剂”及“合成”这3 个方向。20162020 年，相关研究大多集中在“多199520002005201020152020(20181610806GGC41412G142a发文量统计图0246822G1201012141618C1.&)F08.b载文量TOP10的刊物统计图图5CNKI数据甲醇制芳烃领域文献的分类统计245宁 夏 工 程 技 术第 22 卷级孔”方向，表明该方向在甲醇路线制芳烃领域受到了重视，其有可能具有优异的性能。侯章贵等69使用碱处理法制备了 ZSM-5 介微孔分子筛，发现采用适量的碱溶液处理 ZSM-5 有利于提高反应的传质效率，并且在 460 下可实现连续反应 505 h，大幅延长了催化剂的寿命。此外，在介微孔分子筛基础上经过 P/Pt 修饰后，对二甲苯选择性可保持在 96%以上。2.2.4共同作者分析本文基于 CiteSpace 软件对纳入研究的文献进行了共同作者网络分析，如图 8所示。合作作者网络可以明确科研人员之间的合作发文关系，连接线颜色和作者名字标签大小反映出发文作者合作情况、发文情况及发文年份。由图 8可知：国内甲醇路线制芳烃主要以朱学栋、郭新闻、张侃为核心作者合作发文；朱学栋团队对苯甲醇烷基化、甲醇芳构化、甲苯甲醇烷基化等均有研究。其中，关于苯甲醇烷基化的研究内容较多，主要有苯甲醇动力学研究70、热力学研究71和不同分子筛（HZSM-5，MCM-56，ZSM-11）催化苯甲醇烷基化研究72-74。20202022 年，郭新闻和张侃团队发文较多，但互相合作较少。郭新闻团队以甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的研究为主，主要涉及不同分子筛类型（ZSM-5，MCM-22）75-76、不 同 元 素 修 饰 ZSM-577-79（P/Pt，Ni，Si/P/Mg）、ZSM-5 核壳结构80、不同碱源处理 ZSM-581、烷基化反应器模拟与分析82等方向。值得注意的是，该团队制备的 Si-P-Mg/HZSM-5 催化剂在甲苯甲醇烷基化反应中具有优异的催化性能，在 460，n（T）n（M）=8，WHSV=2 h-1的反应条件下，对二甲苯选择性高于 97%且可以实现单程连续运转 500 h。对二甲苯选择性高是因为 Si 的加入能将分子筛外表面酸性覆盖，减少了二次反应，同时 P 和 Mg 的加入起到调控分子筛酸性和孔口的作用。事实证明，该催化剂的设计对后续研究具有重要的指导意义。而张侃团队主要以甲醇制芳烃研究图6基于CNKI的甲醇制芳烃研究领域共词网络分析图246第 3 期李海波等：甲醇制芳烃研究趋势文献分析为主，涉及不同金属元素（Zn，Ni，Co，Fe，Ga，La）改性 ZSM-583-86、甲醇制芳烃数字工厂设计87、局部建模及优化88、两段法固定床产物预测模型89等方面的内容。其中，数字工厂设计具有原料适用性强、操作灵活等优点，不但能将复杂的工艺流程化繁为简，还能降低整体能耗。产物预测模型具有产物预测灵敏度高、计算量小的特点，避免了资源浪费，节约了时间和成本。本文结合网络图发文时间，推断甲醇制芳烃的产物预测模型及优化等方面可能是未来备受关注的研究方向之一。3结论与展望3.1结论本文基于知识图谱研究方法对世界范围内甲醇制芳烃领域的相关研究进行了分析，通过一定策略在 CNKI 与 WoS 筛选了甲醇制芳烃领域的相关文献，利用 HistCite，VOSviewer 及 CiteSpace 软件进行了分析，明确了甲醇制芳烃领域的研究动态与研究热点，较为全面地了解了该领域内研究聚类和学科交叉合作情况，给出了研究热点随时间变化情况及现阶段的研究趋势，弥补了传统甲醇制芳烃综述在时间线演变上的不足。具体结论如下。（1）从国内学者在 CNKI 的发文情况看，合作学者网络主要以郭新闻团队、张侃团队和朱学栋团队为主，并且国内学者以团队发文为主，不同团队之间的合作较少。由共词网络分析可知，研究内容不再局限于催化剂设计，还涉及数字工厂设计、局部建模及预测产物模型等方向。（2）通过基于 WoS 的知识图谱分析，可知在世界范围内甲醇制芳烃领域的发文主要以中国科学院为主。从进料方面看，近些年的研究更偏向与甲醇耦合（轻烃/烷烃/CO/CO2等）的共进料制芳烃，耦合反应热量在抑制催化剂失活的同时，更好地调变了反应产物，提高了芳烃收率；从催化剂研究方面看，研究内容和前人的结论几乎一致，主要涉及改性HZSM-5 提高芳烃收率或对二甲苯选择性等方向，但值得强调的是，针对提高对二甲苯选择性这一问题，设计并制备高效择形催化剂仍将是学者们研究的热点。3.2展望笔者认为，针对芳构化反应，未来可以从以下几图7基于CNKI的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类时序图表3基于CNKI的甲醇芳构化制芳烃关键词聚类分析表序号0123456789聚类轮廓20161614131310655轮廓系数0.9220.9710.9150.8820.9170.8970.9870.9601.0000.937平均出版年份2012201220162011201720092014201820002016标签芳构化对二甲苯芳烃甲苯催化剂合成煤基甲醇催化甲醇多级孔247宁 夏 工 程 技 术第 22 卷个方面进行深入研究。（1）设计与制备高效、稳定的择形催化剂。（2）针对各类芳构化反应，进一步从模拟、计算等方面加深对反应机理及反应工程的认识。（3）探究甲醇耦合（轻烃/烷烃/CO/CO2等）反应机理，明确共进料的反应途径和相互作用机制。（4）关注甲醇、烷烃芳构化、共进料芳构化等工艺及反应器的设计、优化，实现高效芳构化反应。参考文献：1 韩贺，张锌豪，张安峰，等.甲苯与甲醇择形催化制对二甲苯技术进展J.化工进展，2022，41（11）：5783-5799.2 FU T J，GUO Y H，LI Z，et al.Selective 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