随着煤制甲醇产业迅猛发展，甲醇转化制烃反应(MTH)引起了人们的广泛关注。甲醇转化的方向主要取决于催化剂性能和反应工艺条件等。目前已经发展出甲醇制汽油(MTG)、甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)和甲醇制芳烃(MTA)等过程。其中，MTA过程以甲醇为原料，在酸性分子筛催化作用下一步转化生成芳烃产品，是一条有效利用煤或天然气替代石油资源生产苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)等芳烃产物的工艺路线，这对于缓解芳烃资源短缺、延长煤化工和天然气化工产业链，具有重要价值。在此基础上，通过改变分子筛催化剂的孔道结构和表面酸性等，调控反应活性和对位选择性，可选择性提高芳烃产品中具有更高附加值的对二甲苯的生成，实现甲醇直接转化制对二甲苯(MTPX)。该过程涉及众多反应，如甲醇与甲苯烷基化反应、甲苯歧化反应、低碳烷烃/烯烃芳构化反应及二甲苯异构化反应等。如何在MTA反应条件的基础上进行催化剂的设计和改性、并通过控制反应工艺条件，促使反应向有利于对二甲苯生成的方向进行，是本研究的关键所在。为此，本论文详细考察了分子筛晶粒尺寸、芳构化改性元素及其引入方式等对MTA和MTPX反应性能的影响。论文的主要内容和结果包括:　　1.通过控制胶态Silicalite-1晶种的合成条件和添加量，制备了核壳结构分子筛silicalite-1@ZSM-5，该分子筛粒度分布均匀、粒径可在200-2000 nm范围内连续调变;将所产物组成以及催化剂寿命的影响，发现随着ZSM-5分子筛晶粒增大，其催化稳定性显著下降;小晶粒ZSM-5有利于C5+烃类与芳烃（尤其是C9+）生成，大晶粒有利于BTX的生成。　　2.系统考察了不同晶粒尺寸的ZSM-5分子筛催化剂上芳构化助剂Zn物种的引入方式、引入量和存在状态对甲醇制芳烃反应的影响。结果发现引入Zn显著提高了产物中芳烃选择性，其原因在于Zn的存在不仅改变了分子筛的比表面积和孔结构、调变了分子筛酸性，更是通过Zn与分子筛酸性中心的相互作用形成了活性相的ZnOH+物种;该物种具有良好的加氢脱氢活性，通过抑制氢转移反应、减少了烷烃生成，增加了芳烃收率。　　首先，考察了不同晶粒尺寸的Zn/ZSM-5催化剂的结构、酸性分布及反应行为。发现在相同Zn浸渍量下，粒径对酸量和酸分布影响较小，且Zn物种均以ZnO和ZnOH+形态存在;但ZSM-5粒径尺寸显著影响了两种Zn物种的分布和比例:粒径越小，ZnOH+物种所占比例越大。与HZSM-5催化剂相比，粒径越小的催化剂担载Zn后芳烃收率提高的程度越明显。关联活性物种ZnOH+与催化剂芳构化性能发现，催化剂的芳构化能力与所含ZnOH+物种的含量成线性关系:在小粒径的Zn/ZSM-5分子筛催化剂(250 nm)上，ZnOH+含量最多、芳构化效果最佳。　　在此基础上，研究了Zn的引入方式（物理混合、浸渍、离子交换及水热合成）对分子筛酸性分布、表面Zn物种的存在状态、以及甲醇芳构化反应寿命和产物选择性等的影响。不同方法引入的Zn物种存在状态有所差别:物理混合引入的Zn物种主要为体相的ZnO和少量经固相反应生成的ZnOH+物种;浸渍法制备的Zn/ZSM-5中大部分为ZnOH+物种，少部分以ZnO团簇的形式进入孔道;而离子交换和直接合成法引入的Zn基本上只以ZnOH+物种形式存在，未检测到ZnO物种。反应结果显示，直接合成法引入Zn制备的催化剂由小晶粒堆积而成、具有较长的寿命，离子交换法制备的催化剂含有最多ZnOH+物种、芳构化效果最好。此外发现，Zn的负载量存在一个最佳值:Zn负载量为1％时芳烃收率和二甲苯选择性最高，继续增加Zn的负载量易导致甲醇的裂解，从而降低芳烃收率。　　3.通过无机元素如P、Si等对催化剂的修饰，开发了甲醇一步法高选择性制对二甲苯的催化剂。Si改性时，浸渍TEOS的效果最佳，二甲苯的对位选择性提高最为明显，两次浸渍改性后，二甲苯中对位选择性由热力学平衡的24％提高到接近90％，但催化剂失活迅速。P的引入造成了ZSM-5分子筛孔口的缩小和表面酸性位的覆盖，进而提高了甲醇转化过程中对二甲苯的选择性，二甲苯中对位选择性随着P负载量的增加而增加，P的负载量为5％时，选择性可提高至90％左右。P源对催化剂的稳定性和对二甲苯选择性亦有显著的影响，(NH4)2HPO4的改性效果优于H3PO4和(NH4)3PO4。第二组分Zn或La等金属元素的引入，在保持或提高二甲苯对位选择性的情况下，显著提高了甲醇的转化率，同时，芳烃选择性和芳烃中二甲苯的含量亦有所增加。