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无机钛硅原料TS-1催化环已酮氨氧化制备环已酮肟

赵红  
【摘要】: 环己酮肟是生产己内酰胺的关键中间体,在传统工艺中大多采用环己酮—羟胺法合成。80年代中期,意大利Montedipe S.P.A 成功开发了TS-1催化环己酮氨氧化的新工艺,克服了环己酮—羟胺工艺的缺点,提高了己内酰胺生产的效益,基本实现了“零排放",合乎绿色化工发展的要求,为己内酰胺生产带来了新的前景,具有重要意义。然而经典方法合成TS-1条件苛刻、重现性差、成本昂贵。如何降低催化剂成本已经是TS-1催化环己酮氨氧化工艺中迫切需要解决的难题。 本文采用无机钛硅原料方法,成功合成出了TS-1并进行了实验室放大。经XRD、IR、SEM等分析表明,钛进入了分子筛骨架,构成了TS-1的催化活性中心。考察了TS-1合成过程中各因素对催化剂物化性质以及催化性能的影响,结果表明晶种、促进剂、动静态以及样品的预处理等条件对无机原料体系TS-1的合成以及催化性能的影响非常显著。通过对一系列不同晶粒尺寸的TS-1样品催化环己酮氨氧化反应性能的比较,回归了催化剂粒径大小与氨氧化反应的关系。结果表明TS-1对氨氧化反应有着十分显著的晶粒尺寸效应,当催化剂粒径大于0.6μm时,氨氧化反应过程受催化剂晶内扩散控制,环己酮转化率以及对肟的选择性大幅度降低。无机钛硅原料TS-1晶粒较大是其催化性能降低的最主要的原因。动态加晶种合成的样品经预处理后,环己酮的转化率可达96%以上,环己酮肟的收率可达95%以上。 本文在大量探索性实验的基础上,结合TS-1催化氨氧化反应过程的特点,根据推测的反应机理和合理简化,建立了两种反应本征动力学模型,经参数估值及模型筛选,假设反应合乎羟胺机理、双氧水吸附、表面反应为控制步骤时,所导出的模型的计算值与实验值吻合较好。 在研究TS-1催化环己酮氨氧化反应本征动力学的基础上,考察 WP=20 了氨氧化过程的化学反应规律,对环己酮氨氧化反应条件进行了优化。


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