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基于雾化H_2O_2和钛硅沸石的丙烯气相环氧化方法

孙承宇  
【摘要】:本论文基于超声雾化与丙烯气相环氧化反应耦合,在自行设计的微型因定床反应器上,采用在线色谱分析方法进行了一系列探索实验。首先,研究证明了上述PO合成方法的技术可行性,并以丙烯和H2O2为原料,在TS-1分子筛催化作用下,对连续进料模式下的丙烯气相环氧化反应条件进行了系统地研究。着重考察了反应温度、丙烯进料空速、催化剂装填量、反应器内径、H202浓度以及不同TS-1催化剂等因素对环氧化反应性能的影响。在此研究基础之上,向H202原料液中添加微量不同的醇类、乙腈、胺类等物质以及碱土金属盐类等,研究其对气相环氧化反应性能的影响。所得结论如下: 1.基于超声雾化H202进行丙烯气相环氧化合成PO的技术路线切实可行。 2.基于TS-1[2]催化剂进行丙烯气相环氧化反应条件考察研究,发现提高反应温度及丙烯进料空速可显著提高H202有效利用率。确定最佳反应条件为:反应温度150℃,丙烯的进料空速8.10h-1,催化剂装填量为0.4g,H202进料空速是0.24h-1,反应器内径15mm,C3H6/H202摩尔比33.5/1。在上述反应条件下,PO选择性高达99%,丙烯转化率可达2.4%,PO时空产率达330gPOKg-1(cat)h-1,H202有效利用率接近80%。 3.添加不同微量添加剂对环氧化反应性能均有不同程度的影响。其中,添加甲醇、异丙酵和乙腈溶液均可明显提高TS-1催化活性,PO选择性保持不变,然而添加微量乙醇会导致PO选择性明显降低。环氧化体系中微量氨水、甲胺、三甲胺、氢氧化钠和氢氧化钾等碱性物质的引入可显著提高PO选择性,同时丙烯转化率、PO时空产率及H2O2有效利用率出现较明显的下降,然而添加微量四丙基氢氧化铵不但可显著提高PO选择性,同时对催化剂活性、PO时空产率及H202有效利用率均有积极地促进作用。此外,添加氯化钠、氯化钾等微量铖上金属盐会使PO选择性显著提高,同时丙烯转化率、PO时空产率和H202有效利用率基本保持不变。 4.不同TS-1催化剂对气相环氧化反应性能影响较大。采用TPAOH改性TS-1催化剂可显著提高其反应活性,不同改性次数对Ts-1的丙烯气相环氧化催化活性影响不同,其中改性两次的TS-1催化剂环氧化效果尤为显著。同时,在环氧化反应过程中TS-1[addsalc]催化剂表现出的活性明显高于TS-1[add acid]催化剂。


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