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丙烯醛水合制备3-羟基丙醛反应的研究

陈亮  
【摘要】: 丙烯醛水合是一个酸催化的反应,是丙烯醛路线生产广受关注的热点化工原料1,3-丙二醇过程中最重要的步骤。 目前水合多以离子交换树脂等固体酸性材料作为催化剂,但存在着活性不高、催化剂稳定性差等问题。前人少量研究表明,分子筛和负载无机酸体系也可是性能优良的丙烯醛水合催化剂,但目前国内外这方面研究报道不多,影响了丙烯醛水合过程新催化体系和新工艺的开发。本论文从研究酸催化丙烯醛水合过程的基本规律入手,研究反应中需要的酸种类、酸强度以及活性位分布等因素对于水合的影响。在上述理论研究的基础上,指导丙烯醛水合催化剂的设计和制备,同时结合其它助剂的使用,有效提高反应过程的活性和选择性。 本工作首先以磷酸、硫酸及磷酸-三乙胺缓冲溶液为催化剂进行丙烯醛水合反应,系统研究了酸催化体系下丙烯醛水合反应的基本规律,详细考察了温度、时间、酸度、酸性种类等因素对于水合反应收率的影响。结果表明催化效果与体系酸度在一定范围内成正比,反应中催化活性与H~+的来源无关,同时研究结果表明以缓冲溶液为催化剂效果要优于单酸催化。 再以DO72型强酸性树脂催化丙烯醛水合反应时,因磺酸基酸性较强,反应存在着温度低、转化率高等特点,但产物选择性不高。在间歇式反应条件下需时较长,丙烯醛的转化率及产物3-HPA的选择性最高可达到60.00%和63.01%;而在连续反应方式中,丙烯醛转化率为45.57%,产物选择性为65.24%。 在固定床连续反应装置中,螯合型树脂850催化水合时,反应转化率为58.85%,产物3-HPA的选择性大于92%,单程收率最高可达54.39%,转化率和选择性数据表明此类结构树脂比较适合水合反应。


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