固载化离子液体催化碳酸乙烯酯水解制备乙二醇[j]

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1、固载化离子液体催化碳酸乙烯酯水解制备乙二醇[J]第9卷第5期过程工程学报Vol.9No.52009年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2009固载化离子液体催化碳酸乙烯酯水解制备乙二醇1,211,211王耀红,成卫国,孙剑,张香平,张锁江1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京100049摘要:采用溶胶?凝胶法制备了以SiO为载体的固载化离子液体催化剂,并将其首次用于催化碳酸乙烯酯EC水

2、解2制备乙二醇EG的反应.结果表明,固载化碱性离子液体S-[bpim][HCO]对碳酸乙烯酯水解制EG反应具有良好的催3化活性和EG选择性,克服了非均相催化剂活性不高与均相催化剂难以分离的不足.在催化剂浓度为0.0511g/mL、温度140℃、压力0.4MPa及EC/HO1:2摩尔比、反应时间3h的条件下,EC转化率达99.7%,EG选择性为100%.该2催化剂在循环使用5次后,EC转化率无明显下降,EG的选择性始终接近100%关键词:碳酸乙烯酯;水解;离子液体;固载;乙二醇中图分类号:TQ223.1

3、文献标识码:A文章编号:1009?606X200905?0904?06需求合成不同特性的离子液体,同时也容易实现离子液1前言[16]体的固载化.Valkenberg等利用浸渍法实现离子液体乙二醇EthyleneGlycol,EG是一种重要的有机化的固载化并将其用于Friedel?Craft酰化反应,取得了很工原料,广泛用于生产聚酯纤维、防冻剂、聚酯塑料、好的催化效果,但该方法存在离子液体易流失等不足不饱和树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂及炸为最大程度地减少离子液体的流失,提高催化效率和循[1]药

4、等目前,工业上合成EG的主要方法为环氧乙烷[17]环使用效果,Mehnert等通过硅胶与离子液体阳离子EthyleneOxide,EO直接水合法,该方法存在工艺流程键合作用合成了用于羰基化反应的固载化离子液体,用长、水比高EO/HO20?22:1,摩尔比、能耗高、选择[18]2同样方法合成的固载化离子液体已用于氧化、性低90%等不足.已开发的新工艺有EO催化水和[19][20]Knoevenagel反应、Heck反应等一系列有机合成反[2]法、碳酸乙烯酯法、合成气合成法等,其中碳酸乙烯[21]应中,取

5、得了较好的催化效果;Xiao等采用溶胶?凝[3]酯法被认为是最具有工业化前景的生产工艺之一,该胶法实现离子液体的化学固载,该方法固载的离子液体法主要是由CO和EO在催化剂作用下反应生成碳酸乙2更加均一.但还没有固载化离子液体用于碳酸乙烯酯水烯酯EthyleneCarbonate,EC,EC再于催化剂作用下经解反应的报道水解制得EG,其核心是催化剂的研发.EC水解催化剂[4?6,22]从已有文献可知,酸、碱或卤族元素对碳酸有均相和非均相2种类型,均相催化剂主要为碱金属碳乙烯酯水解反应具有催化作用.本工作

6、针对碳酸乙烯酯酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物、季磷盐、季法水解制备乙二醇的均相催化剂难以分离、非均相催化[4?10]胺盐、磷酸盐、离子液体等,这些催化剂活性较高,剂活性较低等不足,利用离子液体的可设计性特点,采但存在使用后难与产品分离或易分解影响产品质量等用溶胶?凝胶法,实现了离子液体的化学固载,并将其问题;采用非均相催化剂可避免上述不足,但现有报道首次用于催化碳酸乙烯酯水解制EG的反应,研究其催较少且主要限于专利,深入的理论研究较少,主要包括化性能及EC水解反应的影响因素,优化了反应条件,[1

7、1][12][13]活性氧化铝、阴离子交换树脂、碱性沸石等.活[11?13]探讨了反应机理.结果表明,与文献报道的非均相性氧化铝及碱性沸石存在反应活性较低、反应条件苛催化剂相比,固载化碱性离子液体S-[bpim][HCO]具有3刻、EG选择性不高等缺点,而阴离子交换树脂存在不更好的催化活性和选择性,反应条件也更加温和耐高温、容易溶胀等问题.因此,亟需开发一种高活性2实验的非均相催化剂并对其催化机理开展系统的研究近年来,室温离子液体作为新型的绿色溶剂在有机2.1原料与试剂[14,15]反应中得到了广泛应

8、用,表现出了比常规催化剂更正硅酸乙酯TEOS,分析纯、乙醇分析纯、盐酸好的活性和选择性.利用离子液体的可设计性,可根据36%?38%,ω,分析纯、甲苯化学纯均为北京化工厂收稿日期:2009?03?16,修回日期:2009?05?20基金项目:国家自然科学基金资助项目编号:20876162;中国科学院知识创新工程重要方向基金资助项目编号:KGCX2-YW-321;国家科技支撑计划资助项目编号:2008BAF33B04作者简介:王耀红1982?,男,河南省漯