环己烯水合制备环己醇催化反应过程的研究.pptVIP

环己烯水合制备环己醇催化反应过程的研究 答辩人：单祥雷 导师：程振民 教授 1. 课题背景及其研究进展 2. 理论部分：非均相动力学模型推导和液液平衡计算 3. HZSM-5分子筛催化环己烯水合反应动力学 4. 离子交换树脂催化环己烯水合反应动力学 5. 有机共溶剂对于环己烯水合反应的溶剂效应 6. HZSM-5沸石改性和预处理对于环己烯水合反应的影响 7. 超声作用下HZSM-5沸石催化环己烯水合反应的研究 8. 结论 9. 致谢 4. 树脂催化环己烯水合反应动力学 实验方法： 反应器：0.5 L 不锈钢高压釜 催化剂： 离子交换树脂 操作条件： 搅拌速率：300～900 rpm 催化剂用量：10%～40% (w/w) 反应温度：383～413 K 起始进料比(环己烯/水)：1:2～5:1 (V/V) 不同类型树脂催化剂对于环己烯水合反应的影响 C262型离子交换树脂表现出最好的催化效果，得到环己烯转化率为8.6% C222型和C9330型离子交换树脂几乎没有催化活性，403 K温度下催化剂发生失活 内外扩散阻力的排除 搅拌速率和催化剂粒径对树脂催化环己烯水合反应的影响 搅拌速率大于700 rpm时，可以认为已经消除外扩散传质阻力的影响 催化剂的三种粒径范围对于环己烯转化率没有明显影响，不存在内扩散传质限制的影响 不同操作条件的影响 油水两相体积比和催化剂用量对树脂催化环己烯水合反应的影响 随着油水两相体积比增加，环己醇浓度呈现先上升后下降的趋势，最佳油水两相体积比为2:1 催化剂用量超过30%时，环己烯转化率没有明显升高，应该是由于反应体系传质恶化 树脂催化环己烯水合反应热力学 反应温度对树脂催化环己烯水合反应的影响 树脂催化环己烯水合反应的ln{Keq}-1/T图 反应温度升高，环己烯转化率先升高后降低，说明反应属于放热反应，最佳反应温度为403.15 K 树脂催化环己烯水合的反应热为-30.9 kJ/mol，与HZSM-5催化的水合反应热相近(-30.2 kJ/mol) 66.07 KCHOL 27.86 KCHE 91.32 E ( kJ/mol) 0.9880 5.622×10-8 1.407×10-2 k0 ( mol/s kg cat) 4 38.78 KCHOL 29.92 KH2O 90.53 E ( kJ/mol) 0.9883 5.457×10-8 1.531×10-2 k0 ( mol/s kg cat) 3 81.91 KCHOL 24.30 KH2O 6.745 KCHE 79.92 E ( kJ/mol) 0.9975 1.192×10-8 0.5932 k0 ( mol/s kg cat) 2 83.92 E ( kJ/mol) 0.9864 6.379×10-8 5.212×10-4 k0 ( mol/s kg cat) 1 ρ2 RSS value parameter model 树脂催化环己烯水合反应动力学 树脂催化环己烯水合反应动力学模型参数回归结果 LHHW模型明显优于其他三种模型 b和d中发现环己烯的特征峰(2900 cm-1)，表明环己烯发生吸附 2900～3700 cm-1的特征峰属于树脂催化剂的骨架特征 离子交换树脂催化环己烯水合反应遵循LHHW机理 树脂催化环己烯水合反应机理 FT-IR谱图; (a) resin and that in contact with (b) cyclohexene, (c) water, and (d) cyclohexene + water 未发现水分子的特征峰(3400 cm-1)，可能因为2900-3700 cm-1的特征峰与其发生重叠 树脂催化环己烯水合反应机理 环己烯分子和水分子在催化剂活性中心上发生竞争吸附 离子交换树脂催化环己烯水合反应机理 5. 有机共溶剂的溶剂效应 有机共溶剂需要满足的条件： ? 有效的加大环己烯在水中的溶解度，提高环己醇的产率 ? 反应条件下应该是惰性的，不能发生副反应而影响反应的选择性 ? 可以通过简单的蒸馏操作实现共溶剂的分离 ? 成本低廉 砜类：环丁砜、二甲亚砜 醇类：2-苯乙醇、苯酚、乙二醇 酮类：异氟尔酮、丁酮、3,3,5-三甲基环己酮 本研究选用的共溶剂： 8.1 9.4 240 7.1 8.7 180 phenol 7.0 7.1 240 6.2 6.9 180 dimethyl sulfoxide 7.6 8.6 240 6.6 8.2 180 sulfolane 7.9 9.3 240 7.1 9.1 180 2-phenylethanol 8.6 11.4 240 7.2 10.9 180 ethylene glycol 7.7 8.9 240 6.5 8