论文部分内容阅读
甲酚与异丁烯烷基化反应分离纯化间对甲酚是目前获取高纯间对甲酚单体的重要手段,十二烷基萘、十二烷基酚是两类重要的工业反应中间体,它们是现代合成基础润滑油及阴离子表面活性剂的重要中间体,同时也是增塑剂、稳定剂等的主要成分。为适应当代环境保护的要求,所有的化学反应必须走绿色可持续发展道路,这就要求这三类工业烷基化反应采用环境友好型催化剂以取代传统污染极大的液体酸催化剂,同时提高反应的催化活性,延长催化剂的使用寿命,降低工业生产成本。目前取代传统液体酸的途径主要是采用固体酸材料,但目前这些固体酸催化剂存在反应条件苛刻、转化率不高、催化剂寿命短、催化产品质量不高等缺陷。本论文的工作选取了强酸型阳离子交换树脂、HUSY、超稳Y型分子筛封装磷钨酸三种类型催化材料加以研究,考察催化剂制备过程中各种因素的作用,并对制备的催化剂进行傅里叶变换红外光谱、差热-热重、比表面积与孔径分布、X-射线粉末衍射、氨气吸附程序升温脱附手段对固体酸催化剂进行了表征;将所制备固体酸催化剂应用于甲酚与异丁烯、十二烯与萘、十二烯与苯酚的烷基化反应中,研究反应过程中各种参数的影响,以达到提高反应转化率和产品质量、优化反应条件的研究目的。研究的主要结论如下:1.强酸型阳离子交换树脂催化剂对甲酚与异丁烯、十二烯与苯酚的烷基化反应具有较好的催化活性,但催化剂寿命较短;强酸型阳离子交换树脂对十二烯与萘的烷基化反应催化活性较低。2.硝酸铵浓度0.5mol/L,离子交换温度353 K,焙烧温度773 K,焙烧时间4小时能得到烷基化催化活性较好的HUSY分子筛;HUSY分子筛对甲酚与异丁烯反应、十二烯与萘反应、十二烯与苯酚反应的催化活性较强酸型阳离子交换树脂好,但使用5次活性明显下降。3.优化并确定了原位法合成超稳Y型分子筛封装磷钨酸的条件,通过BET、FT-IR、氨气吸附程序升温脱附、XRD、SEM等表征,结果表明在USY超笼中实现了磷钨杂多酸的合成。PW-USY在烷基化反应中表现出了相当优越的催化活性,且使用6次后催化活性无明显下降。并进一步在小型固定床上考察十二烯与萘进行烷基化反应时PW-USY催化剂的使用寿命,连续烷基化720 h,催化剂的活性无明显下降,与HUSY相比具有更好的重复使用性能,催化剂寿命更长,能较好地解决活性流失的问题,显示出很好的工业应用前景。4.对失活的]HUSY、PW-USY催化剂分子筛残留物质分析,并通过对失活前后的分子筛催化剂进行BET、FT-IR、XRD、TG-DSC、NH3-TPD表征分析,结果表明,来不及扩散出去的反应原料间对甲酚、间对甲酚原料经高温炭化形成的炭化产物以及多烷基化物产物等覆盖在活性中心或沉积在孔道,造成分子筛失活。