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《河北工业大学》 2006年
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固体酸催化剂上苯酐法合成蒽醌反应研究

史立杰  
【摘要】:本文对固体酸催化剂上苯酐法合成葸醌(AQ)反应进行研究。通过对催化剂筛选、催化剂表征、机理探索、反应条件优化等工作,为苯酐法合成葸醌的实验室研究及工业生产向着“绿色化工”方向发展提供理论指导。具体研究工作包括以下几个方面: 建立了苯酐法合成葸醌反应体系的分析方法。通过对SE-30、OV-101、PEG-2000气相色谱柱进行分析比较,利用十三烷二酸甲酯作内标物,建立了该反应体系的气相色谱分析法。本方法具有分析速度快,准确度高的特点。 考察了不同固体酸催化剂上苯酐法合成葸醌的催化活性,筛选出两种适合本反应体系的固体酸催化剂为Si/Al=55/45的SiO_2-Al_2O_3和SO_4~(2-)/TiO_2。通过对催化剂进行NH_3-TPD和Py-IR表征,推测了固体酸催化剂上酰基化反应的反应机理。 对Si/Al=55/45的SiO_2-Al_2O_3催化剂上合成葸醌反应进行条件的优化。在液相反应中最佳反应条件为:催化剂大小为40~60目,PHA:BEN=1:25(mol),催化剂用量cat:PHA=1:1(wt),反应温度和反应时间分别为220℃和3h,此条件下AQ的收率和选择性分别为4.54%和59.37%;气相反应的最佳反应条件为:PHA:Ph=1:25(mol),cat:PHA=1:1(wt),管路温度为220℃,苯酐预热温度为160℃,苯的加料速率为50ml/h,反应温度为300℃,此时AQ的收率为22.55%。对该催化剂的使用寿命进行考察,经过对新鲜催化剂和失活催化剂进行表征,确定了Si/Al=55/45的硅铝催化剂的失活原因主要是由于反应过程中有机物在催化剂表面残留,并且在高温下结碳,使孔道阻塞从而引起Al_2O_3-SiO_2催化剂的失活,并有可能存在其他失活原因。高温度焙烧能够恢复部分孔道,使催化活性位重新曝露出来,恢复催化剂的部分活性。 对SO_4~(2-)/TiO_2催化剂进行进一步改性,提高了催化活性。利用SO_4~(2-)/TiO_(2-)MoO_3做催化剂,PHA:BEN=1:25(mol),催化剂用量为cat:PHA=1:1(wt),反应温度240℃,AQ的收率可从原来的4.54%提高到7.1%。 对邻苯甲酰苯甲酸(BBA)脱水反应催化剂进行了筛选,确定出活性较好的催化剂为磷钨酸,并研究了反应条件对该催化剂性能的影响。催化剂用量对反应的影响最大,当cat:BBA=1:20(wt)时,反应温度200℃,反应2小时可以使BBA完全转化。可以认为反应过程中反应物BBA浓度不变,反应速率不随反应时间变化,AQ收率与反应时间成线性关系。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O643.32

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【引证文献】
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