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《江苏大学》 2018年
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2,5-二氯甲苯催化异构化反应及其热力学研究

翟楚  
【摘要】:甲苯氯化产物是重要的精细化工原料。在二氯甲苯中,2,6-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,3-二氯甲苯和3,4-二氯甲苯用途广泛,应用于医药、农药、染料等方面,市场价格较高,而2,5-二氯甲苯价格低廉仅被用作溶剂来使用。因此,二氯甲苯异构体催化转化技术的研究有着重要的意义。本论文主要研究2,5-二氯甲苯异构化的催化技术,分别为H型分子筛催化2,5-二氯甲苯异构化,金属改性Hβ(25)分子筛催化2,5-二氯甲苯转化,AlCl_3催化2,5-二氯甲苯异构化/再分配反应及其热力学研究,分别考察催化剂种类、催化剂用量、反应温度、原料液时体积空速、载气种类、负载金属、负载金属量等因素对反应的影响,并结合实验现象及数据研究其反应机理。将分子筛Hβ(25)、HZSM-5(25/80/260)、HY(5/7/11)应用于2,5-二氯甲苯异构化的催化反应中。研究结果表明,2,5-二氯甲苯异构化程度与H型分子筛的总酸量和酸强度有关。Hβ(25)对2,5-二氯甲苯异构化有着良好的催化活性。最佳反应条件为,以Hβ(25)为催化剂,反应温度为350 ~oC,2,5-二氯甲苯的体积空速为0.6 hr~(-1)时,2,5-二氯甲苯的转化率为22.9%,2,6-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,3-二氯甲苯、3,4-二氯甲苯、氯苯、二氯苯、二氯二甲苯的选择性分别为9.2%、14.9%、3.9%、2.2%、4.3%、37.6%、24.3%。以Hβ(25)为载体,Ag和Cu为活性组分,采用等体积浸渍法制备负载型分子筛催化剂,并将其应用于2,5-二氯甲苯异构化的反应中。研究结果表明,Hβ分子筛负载金属Ag或Cu之后,总酸量有所提高;在氮气气氛中,Hβ、Ag/Hβ和Cu/Hβ催化2,5-二氯甲苯发生异构化反应和再分配反应;当实验反应温度为310 ~oC或350 ~oC时,拥有更高总酸量的催化剂Ag/Hβ更易催化2,5-二氯甲苯生成2,4-二氯甲苯;在氢气气氛中,Ag/Hβ和Cu/Hβ易催化2,5-二氯甲苯加氢反应生成二氯苯。最佳反应条件为,Hβ(25)负载10%金属单质Cu制备催化剂,在氢气气氛中,反应温度为350 ~oC,原料体积空速为0.2 hr~(-1)时,2,5-二氯甲苯的转化率为44.1%,2,6-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,3-二氯甲苯、3,4-二氯甲苯、氯苯、二氯苯、二氯二甲苯的选择性分别为14.3%、16.0%、1.8%,2.4%、13.3%、42.1%、9.3%。以AlCl_3为催化剂,催化2,5-二氯甲苯异构化及再分配反应,并对异构化独立反应进行热力学的计算。研究结果表明,在AlCl_3催化2,5-二氯甲苯异构化的液相实验中,独立反应的反应焓均大于零,这表明各独立反应均为是吸热反应。当反应温度为412.15-452.15 K,反应达到平衡时,2,5-二氯甲苯的转化率为约77.5%,2,6-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,3-二氯甲苯、3,4-二氯甲苯、3,5-二氯甲苯、氯苯、二氯苯、二氯二甲苯的最终选择性分别约为7.3%、20.9%、2.9%、4.3%、12.3%、0.6%、24.8%、26.3%。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O643.36;O625.21

【参考文献】
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