絲光沸石分子篩催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗪铣蓪?duì)叔丁基甲苯

《絲光沸石分子篩催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗪铣蓪?duì)叔丁基甲苯》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、2012年02月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyFeb.2012文章編號(hào)：1001—7631(2012)01—0050—07絲光沸石分子篩催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗪铣蓪?duì)叔丁基甲苯王超凡，樊麗輝，申延明，劉東斌，徐世博(沈陽(yáng)化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110142)摘要：絲光沸石作為催化劑，采用氣相催化甲苯和叔丁醇合成對(duì)叔丁基甲苯，考察了反應(yīng)條件和堿改性絲光沸石對(duì)催化活性的影響。采用XRD、NH3-TPD、FT-IR、比表面積測(cè)定等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：適

2、宜的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度180℃，進(jìn)料體積空速4mL/(g×h)，原料甲苯與叔丁醇物質(zhì)的量比2:1，在此條件下，甲苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到29%，對(duì)叔丁基甲苯選擇性達(dá)到最大值74%。堿改性后消除了催化劑的強(qiáng)酸中心，而增加了弱酸中心，但孔徑變大，比表面積變小。催化活性有所提高，甲苯轉(zhuǎn)化率和對(duì)叔丁基甲苯選擇性分別提高了4%和7%。關(guān)鍵詞：絲光沸石叔丁醇甲苯堿處理氣固相催化反應(yīng)中圖分類號(hào)：O643；TQ032文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A叔丁基甲苯作為一類重要的化工中間體，其臨、間、對(duì)三種同分異構(gòu)體均具有重要用途，特別是對(duì)叔丁基甲苯，其氧化后得到的對(duì)

3、叔丁基苯甲酸，是一種重要的有機(jī)合成中間體，可用作金屬加工切削液、潤(rùn)滑油添加劑等[1]；經(jīng)氯代后的對(duì)叔丁基芐基氯是重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥生產(chǎn)中間體[2]，經(jīng)氧化后的對(duì)叔丁基苯甲醛是精細(xì)化工產(chǎn)品和食品工業(yè)的重要原料[3]。工業(yè)上，合成叔丁基甲苯的生產(chǎn)工藝多采用甲苯和異丁烯作為反應(yīng)的原料，采用液體酸作催化劑[4]如濃硫酸、氫氟酸，但此類催化劑存在對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重且催化劑回收效率不高等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，利用率高、對(duì)環(huán)境污染小且具有可靈活調(diào)變、特殊的孔道結(jié)構(gòu)的固體酸催化劑逐漸被研究者關(guān)注。絲光沸石具有十二元環(huán)

4、組成的直筒型的孔結(jié)構(gòu)，主孔道直徑0.56~0.75nm，具有良好的耐熱、耐酸堿性、反應(yīng)中不易結(jié)焦等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于芳烴的烷基化反應(yīng)[5-9]和脫硫反應(yīng)中[10]。國(guó)內(nèi)武文良研究小組[11-15]采用氫型及改性的沸石催化劑，以甲苯與叔丁醇為原料液相合成對(duì)叔丁基甲苯，甲苯轉(zhuǎn)化率40%~50%，對(duì)叔丁基甲苯選擇性70%~80%。Kostrab[16]等采用大孔的氫型以及鈰元素改性的氫型絲光沸石分子篩作為反應(yīng)的催化劑（Si/Al=10.5），以甲苯與叔丁醇為原料液相合成對(duì)叔丁基甲苯，甲苯轉(zhuǎn)化率60%左右，對(duì)叔丁基甲苯選擇性8

5、0%左右。由于絲光沸石的一維孔道容易因結(jié)焦而失去活性[17]，使用未經(jīng)改性處理的絲光沸石作為反應(yīng)的催化劑，催化性能往往受到限制。通過(guò)對(duì)分子篩進(jìn)行改性，改善分子篩的酸性質(zhì)和比表面積及孔分布，可以增強(qiáng)反應(yīng)物分子在催化劑孔道內(nèi)部的擴(kuò)散性能以及得到適合催化反應(yīng)的酸中心[18]。常見(jiàn)的改性處理包括陽(yáng)離子負(fù)載、水蒸汽處理、酸或堿處理等改性方法[19]。Shivanand[20]采用HY、Hβ、HMCM-22作為催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗤榛磻?yīng)的催化劑。本研究以絲光沸石為催化劑催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗪铣蓪?duì)叔丁基甲苯，考察其催化性能，

6、探索新的對(duì)叔丁基甲苯合成工藝。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)原料氫型絲光沸石（HM），n(SiO2)/n(Al2O3)=30，購(gòu)于南開(kāi)大學(xué)催化劑廠，550℃焙燒2h后，備用。實(shí)驗(yàn)收稿日期:2011-11-08;修訂日期:2012-01-04作者簡(jiǎn)介:王超凡(1985-)，男，碩士研究生；申延明(1968-)，男，教授，通訊聯(lián)系人。E-mail:sym6821@sina.com.cn第28卷第1期王超凡等.絲光沸石分子篩催化甲苯與叔丁醇?xì)庀嗪铣蓪?duì)叔丁基甲苯51中使用的叔丁醇、氫氧化鈉、甲苯，均為分析純，購(gòu)于國(guó)藥化學(xué)試劑公司。1

7、.2催化劑的改性稱取一定量氫型絲光沸石（HM）放入1000mL圓底燒瓶中，加入配置好的0.2mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液混合均勻（固液比1:15）在100℃下攪拌4h，離心，干燥分離出的固體，然后置于馬弗爐中，在550℃下進(jìn)行焙燒3h，得到堿改性后的絲光沸石催化劑。1.3催化劑性能評(píng)價(jià)采用?10mm×1mm×500mm的管式積分反應(yīng)器測(cè)試催化劑催化甲苯與叔丁醇的烷基化反應(yīng)性能。稱取2g催化劑（40目）置于反應(yīng)器恒溫段，配制一定物質(zhì)的量配比的甲苯與叔丁醇混合溶液，通過(guò)微量柱塞泵（2PB05C，北京衛(wèi)星制造廠）打入蒸發(fā)器

8、中，反應(yīng)物氣化后進(jìn)入反應(yīng)器，發(fā)生氣固相催化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝管后，用冷阱收集，收集后液體樣品用氣相色譜儀SP3420（北京北分儀器有限公司）檢測(cè)物質(zhì)組成。色譜條件：氫離子火焰檢測(cè)器（FID），色譜柱SE-30毛細(xì)柱。初始柱溫60℃,保持5分鐘，以15℃/min升溫速率升溫到220℃，進(jìn)樣器溫度250℃，檢測(cè)器溫度250℃。采用校正面積歸一化法定量分析。1.