丝光沸石分子筛催化甲苯与叔丁醇气相合成对叔丁基甲苯

《丝光沸石分子筛催化甲苯与叔丁醇气相合成对叔丁基甲苯》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年02月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyFeb.2012文章编号：1001—7631(2012)01—0050—07丝光沸石分子筛催化甲苯与叔丁醇气相合成对叔丁基甲苯王超凡，樊丽辉，申延明，刘东斌，徐世博(沈阳化工大学化学工程学院，辽宁沈阳110142)摘要：丝光沸石作为催化剂，采用气相催化甲苯和叔丁醇合成对叔丁基甲苯，考察了反应条件和碱改性丝光沸石对催化活性的影响。采用XRD、NH3-TPD、FT-IR、比表面积测定等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明：适

2、宜的反应条件为反应温度180℃，进料体积空速4mL/(g×h)，原料甲苯与叔丁醇物质的量比2:1，在此条件下，甲苯转化率达到29%，对叔丁基甲苯选择性达到最大值74%。碱改性后消除了催化剂的强酸中心，而增加了弱酸中心，但孔径变大，比表面积变小。催化活性有所提高，甲苯转化率和对叔丁基甲苯选择性分别提高了4%和7%。关键词：丝光沸石叔丁醇甲苯碱处理气固相催化反应中图分类号：O643；TQ032文献标识码：A叔丁基甲苯作为一类重要的化工中间体，其临、间、对三种同分异构体均具有重要用途，特别是对叔丁基甲苯，其氧化后得到的对

3、叔丁基苯甲酸，是一种重要的有机合成中间体，可用作金属加工切削液、润滑油添加剂等[1]；经氯代后的对叔丁基苄基氯是重要的农药、医药生产中间体[2]，经氧化后的对叔丁基苯甲醛是精细化工产品和食品工业的重要原料[3]。工业上，合成叔丁基甲苯的生产工艺多采用甲苯和异丁烯作为反应的原料，采用液体酸作催化剂[4]如浓硫酸、氢氟酸，但此类催化剂存在对环境污染严重且催化剂回收效率不高等缺点。近年来，随着人们环保意识的不断提高，利用率高、对环境污染小且具有可灵活调变、特殊的孔道结构的固体酸催化剂逐渐被研究者关注。丝光沸石具有十二元环

4、组成的直筒型的孔结构，主孔道直径0.56~0.75nm，具有良好的耐热、耐酸碱性、反应中不易结焦等优点被广泛用于芳烃的烷基化反应[5-9]和脱硫反应中[10]。国内武文良研究小组[11-15]采用氢型及改性的沸石催化剂，以甲苯与叔丁醇为原料液相合成对叔丁基甲苯，甲苯转化率40%~50%，对叔丁基甲苯选择性70%~80%。Kostrab[16]等采用大孔的氢型以及铈元素改性的氢型丝光沸石分子筛作为反应的催化剂（Si/Al=10.5），以甲苯与叔丁醇为原料液相合成对叔丁基甲苯，甲苯转化率60%左右，对叔丁基甲苯选择性8

5、0%左右。由于丝光沸石的一维孔道容易因结焦而失去活性[17]，使用未经改性处理的丝光沸石作为反应的催化剂，催化性能往往受到限制。通过对分子筛进行改性，改善分子筛的酸性质和比表面积及孔分布，可以增强反应物分子在催化剂孔道内部的扩散性能以及得到适合催化反应的酸中心[18]。常见的改性处理包括阳离子负载、水蒸汽处理、酸或碱处理等改性方法[19]。Shivanand[20]采用HY、Hβ、HMCM-22作为催化甲苯与叔丁醇气相烷基化反应的催化剂。本研究以丝光沸石为催化剂催化甲苯与叔丁醇气相合成对叔丁基甲苯，考察其催化性能，

6、探索新的对叔丁基甲苯合成工艺。1实验部分1.1实验原料氢型丝光沸石（HM），n(SiO2)/n(Al2O3)=30，购于南开大学催化剂厂，550℃焙烧2h后，备用。实验收稿日期:2011-11-08;修订日期:2012-01-04作者简介:王超凡(1985-)，男，硕士研究生；申延明(1968-)，男，教授，通讯联系人。E-mail:sym6821@sina.com.cn第28卷第1期王超凡等.丝光沸石分子筛催化甲苯与叔丁醇气相合成对叔丁基甲苯51中使用的叔丁醇、氢氧化钠、甲苯，均为分析纯，购于国药化学试剂公司。1

7、.2催化剂的改性称取一定量氢型丝光沸石（HM）放入1000mL圆底烧瓶中，加入配置好的0.2mol/L标准NaOH溶液混合均匀（固液比1:15）在100℃下搅拌4h，离心，干燥分离出的固体，然后置于马弗炉中，在550℃下进行焙烧3h，得到碱改性后的丝光沸石催化剂。1.3催化剂性能评价采用Ø10mm×1mm×500mm的管式积分反应器测试催化剂催化甲苯与叔丁醇的烷基化反应性能。称取2g催化剂（40目）置于反应器恒温段，配制一定物质的量配比的甲苯与叔丁醇混合溶液，通过微量柱塞泵（2PB05C，北京卫星制造厂）打入蒸发器

8、中，反应物气化后进入反应器，发生气固相催化反应。反应产物经冷凝管后，用冷阱收集，收集后液体样品用气相色谱仪SP3420（北京北分仪器有限公司）检测物质组成。色谱条件：氢离子火焰检测器（FID），色谱柱SE-30毛细柱。初始柱温60℃,保持5分钟，以15℃/min升温速率升温到220℃，进样器温度250℃，检测器温度250℃。采用校正面积归一化法定量分析。1.