异丁烯二聚反应

由于甲基叔丁基醚(MTBE)对水源的污染,它作为汽油添加剂的应用受到环保限制,并对其生产和应用前景带来消极影响。MTBE经裂解、二聚和加氢生产异辛烷成为国外现有MTBE装置转产的主要途径。本文对异丁烯二聚催化剂、反应活性位、机理及动力学研究成果进行了综述,试图解释在异丁烯二聚时,加入的叔丁醇对二聚反应选择性提高的作用机理,为今后二聚反应的研究提供参考。     

热稳定性能良好的磺化聚醚砜酮催化剂

采用磺酸化的方法制备了一种热稳定性能良好的新型固体酸树脂催化剂——磺化聚醚砜酮树脂(S-PPESK),并应用在异丁烯的低聚反应中.S-PPESK在较低的温度条件下对异丁烯的低聚反应表现出了很高的催化活性和二聚反应选择性.对S-PPESK的热稳定性能采用预处理的方法进行了测试,结果显示它的预处理温度高达180 ℃,与商业磺酸树脂的预处理温度相比高出约40 ℃. S-PPESK在异丁烯的低聚反应中表现出了良好的催化活性、优良的二聚反应选择性和很好的热稳定性能,其应用前景广泛.     

Cu/MoO3-TiO2/SiO2上光催化CO2和C3H8合成异丁烯醛的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了金属修饰的负载型复合半导体材料Cu/MoO3-TiO2/SiO2, 用X射线衍射、 比表面积测定、 红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见漫反射等技术对固体材料的结构、 吸光性能和化学吸附性能进行了表征, 研究了该材料对CO2和丙烷合成异丁烯醛的光促表面催化规律. 结果表明, 半导体活性组分MoO3和TiO2在所制备的催化剂Cu/MoO3-TiO2/SiO2表面形成化学键, 并存在多种活性吸附位; 金属Cu的修饰拓展了固体材料对光源的响应范围, 提高了反应体系的吸光能力; 固体材料对CO2和丙烷的有效吸附使其在较低温度下就能促进异丁烯醛的紫外光化学合成, 反应选择性达到85％左右. 根据实验结果对光促CO2和丙烷表面催化合成异丁烯醛的机理进行了讨论.     

异丁烯直接胺化合成叔丁胺反应的热力学研究

叔丁胺是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂,医药,农药,着色剂等诸多下游产物.目前,叔丁胺主要的生产方法,如叔丁脲水解法,异丁烯-氢氰酸法(Ritter法),卤代烃胺化法等存在产品收率较低,涉及强酸/强碱的使用,对设备腐蚀和环境污染严重等问题.异丁烯直接胺化生产叔丁胺,原子利用率100%,是典型的绿色化学反应.20世纪末,BASF公司以β沸石为催化剂,率先实现了异丁烯胺化技术的工业应用.但是,其反应条件苛刻,压力达28 MPa,生产过程能耗大,对设备材质要求高.目前,关于异丁烯直接胺化的文献较少,且相关研究多在远离工业应用的常压条件下进行.同时,对于异丁烯直接胺化反应过程的热力学,特别是缓和反应条件下的热力学尚待进一步系统和深入地研究分析,以期指导低温低压条件下高性能胺化催化剂的研发和工艺条件优化.我们计算了473?573 K间,异丁烯胺化制备叔丁胺反应的ΔrH,ΔrG,Kp等热力学数据.在此基础上,分析了反应温度,压力和氨烯比(摩尔比)对异丁烯平衡转化率(叔丁胺选择性>99%,未予考虑)的影响.结果表明,异丁烯胺化是中等强度的放热反应,升高反应温度会急剧降低异丁烯的平衡转化率,如在5 MPa,氨烯比1的条件下,反应温度从473 K提高到573 K,异丁烯平衡转化率从40.6%降到6.9%.但从动力学角度而言,升温可提高胺化反应速率,因此在特定的反应条件下和催化剂上,必然存在最佳反应温度.提高反应压力和氨烯比有利于提高异丁烯的热力学平衡转化率.开发在低温和相对较低的压力下具有较高胺化活性的催化剂是提高该过程经济性和实用性的关键.在较缓和的反应条件下(523 K,5 MPa,氨烯比4及异丁烯空速0.5 h?1),考察了ZSM-5(R=50和R=412,R为硅铝比,下同),ZSM-11(R=48),MOR(R=10),SAPO-11(摩尔组成,1.6Al2O3:1.0SiO2:1.4P2O5)等不同拓扑结构分子筛以及氧化铝在异丁烯胺化反应中的性能.结果表明,空白试验中,无叔丁胺产物生成.在ZSM-11上的获得最高的异丁烯胺化转化率,为14.2%(达到平衡转化率的52.2%),在ZSM-5(R=50),ZSM-5(R=412)和MOR上,异丁烯转化率分别为13.9%,6.4%和2.9%,叔丁胺选择性均大于99.8%.而SAPO-11和氧化铝未呈现出胺化反应活性.关联氨气程序升温脱附,吡啶吸附红外表征结果及分子筛孔结构特点,表明分子筛胺化活性与其孔径及Br?nsted酸的酸量和酸强度密切相关.为了进一步验证实际反应体系中反应条件对异丁烯胺化反应过程的影响规律,我们在ZSM-11催化剂上,系统考察了反应温度,压力,氨烯比和异丁烯空速对催化剂胺化反应性能的影响及变化规律.结果表明,在其他条件不变的情况下,异丁烯转化率随着温度的升高呈现出先增大后减小的趋势.适当提高原料中氨烯比和反应压力,以及采用较低异丁烯空速有利于促进异丁烯的转化.上述规律与热力学计算结果呈现出较好的一致性.在ZSM-11催化剂上,异丁烯直接胺化反应的较佳反应条件为523 K,5 MPa,氨烯比4,异丁烯空速0.5 h?1.上述结果可为异丁烯直接胺化合成叔丁胺过程新型高效催化剂的研发和反应工艺条件优化提供参考和指导.     

制备条件对异丁烯选择性氧化催化剂性能的影响

通过正交实验设计，改变钼酸铵溶液的质量分数、pH值和催化剂焙烧温度，利用共沉淀法制备了一系列Mo-Bi-Co-Fe-Ce-Cs-K复合氧化物催化剂。借助于BET、TG-DSC、XRD等分析方法对催化剂的物理化学性质进行了表征。在常压连续流动固定床反应器中，系统地考察了上述三种制备条件对复合氧化物催化剂催化异丁烯选择性氧化生成甲基丙烯醛反应性能的影响。结果表明，大比表面积的催化剂具有较高的活性，而平均孔径小的催化剂选择性较差。 催化剂的最佳制备条件为： 钼酸铵溶液的质量分数10%、 pH值2～3、 焙烧温度500 ℃。在异丁烯∶空气=6∶94（体积比）、GHSV=3 600 h－1和360 ℃条件下，异丁烯转化率87.2％，甲基丙烯醛选择性72.0％，甲基丙烯醛收率62.7％。     

异丁烷在钼酸锌上的催化氧化脱氢

研究了钼酸锌对异丁烷氧化脱氢反应的催化作用,考察了原料气中烷氧体积比、N₂及水蒸汽对反应结果的影响.提高反应原料气中的烷氧体积比能够提高异丁烯选择性,但也会降低异丁烷的转化率.原料气中加入N₂不利于反应;而加入水蒸汽可提高异丁烯选择性.催化剂表面主要是弱酸中心,对反应有利.     

ZrO2晶型对CO加氢制异丁烯反应影响的研究

不同晶型结构的ZrO₂在CO加氢制异丁烯反应中表现出不同的催化性能。尽管单斜相ZrO₂在合成气制异丁烯反应中具有最优异的催化性能,但是对于其异构化活性位仍缺乏深入认识。通过研究ZrO₂晶型结构对反应性能的影响差异,有利于深入认识ZrO₂催化剂上合成气制异丁烯反应的关键影响因素。因此,本研究制备了一系列不同晶型结构的ZrO₂催化剂,研究了它们在结构性质及催化CO加氢制异丁烯反应性能方面的差异。相对于四方相和无定型ZrO₂,在单斜相ZrO₂催化剂表面,有较多的配位不饱和的Zr位点和O位点。配位不饱和的Zr位点是CO吸附活化的位点,有利于CO的转化。而较多的不饱和配位的O位点,为异丁烯的生成提供了更多的碱性位。此外,在单斜相ZrO₂催化剂表面,配位不饱和的Zr位点和O位点的存在,抑制了电子向反应中生成的甲酸盐物种转移,因此,甲酸盐物种在催化剂表面吸附较弱,有利于CO加氢生成异丁烯。     

镧改性β分子筛上的异丁烯水合醚化复合反应

 采用离子交换法,分别在微波加热和常规加热的条件下,制备了La/β分子筛催化剂,并采用红外光谱、扫描电子显微镜、 X射线衍射与能量色散谱进行了表征. 考察了不同加热条件下所得的改性β分子筛上La的负载量, La在分子筛表面的分散度以及催化剂对乙醇-水-异丁烯体系水合醚化复合反应的催化性能,并分析了反应机理. 与传统加热法相比,微波加热法制得的催化剂上La离子的一次交换度和负载量高,且交换时间大大缩短. La离子的引入使得β分子筛上乙醇与水的转化率提高了10%～20%, 而且随着La负载量的增加,催化剂的活性呈明显的上升趋势. 反应机理的分析表明,上述水合醚化反应主要发生在β分子筛的表面上, B酸位桥接 Al-OH-Si 酸性点可能是主要的反应活性点,并且反应过程经历碳正离子中间体的形成步骤.     

MCM-49分子筛催化剂上1-丁烯的骨架异构化反应

 采用动态和静态水热合成法合成了不同Si/Al比的MCM-49分子筛,并考察了合成分子筛对1-丁烯骨架异构化反应的催化性能. 结果表明,除目的产物异丁烯外,主要副产物为丙烯和戊烯,产物中没有检测到C6以上的副产物. 异丁烯收率随着反应温度的升高、分子筛晶粒的增大和1-丁烯分压的降低而升高. NH3-TPD 结果表明,随着分子筛Si/Al比的增加,分子筛的酸中心数减少,导致副产物选择性下降,异丁烯选择性升高. 根据反应结果讨论了异丁烯及副产物形成的机理.     

CO加氢合成异丁烯研究进展与展望

综述了由合成气选择性合成异丁烯的各种催化剂体系，比较和评价了这几种催化剂体系的活性，选择性以及反应条件，重点概述了文献对这一反应机理的研究，并展望了这一领域存在的研究机遇。