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固体酸催化剂上2-烷基蒽醌合成的研究

固体酸催化剂上2-烷基蒽醌合成的研究

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作者：董香梅大连理工大学

学位级别：硕士

2-烷基蒽醌是蒽醌法生产双氧水、感光化合物、染料和降解树脂等的主要原料和中间体。随着双氧水需求量的逐年增加,急需提高2-烷基蒽醌的生产。2-烷基蒽醌的工业化生产方法,利用发烟hSO或浓hSO为催化剂进行2-(4’-烷基苯甲酰基)苯甲酸脱... 详细信息

2-烷基蒽醌是蒽醌法生产双氧水、感光化合物、染料和降解树脂等的主要原料和中间体。随着双氧水需求量的逐年增加,急需提高2-烷基蒽醌的生产。2-烷基蒽醌的工业化生产方法,利用发烟hSO或浓hSO为催化剂进行2-(4’-烷基苯甲酰基)苯甲酸脱水闭环合成2-烷基蒽醌,不但对设备腐蚀严重,而且产生大量的废酸,造成环境污染。本论文在前期工作的基础上,以环境友好的沸石分子筛为催化剂,进一步研究了hβ沸石硅铝比、晶粒尺寸对2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸(BEA)脱水闭环合成2-乙基蒽醌(2-EAQ)的影响,催化剂的失活原因及再生方法,并尝试使用固体酸催化剂催化2-(4’-叔丁基苯甲酰基)苯甲酸脱水闭环合成2-叔丁基蒽醌(2-TBAQ)。通过研究得到如下结论: 1.催化剂的酸性质及晶粒大小对反应性能均有影响。低温时,扩散为速率控制步骤,催化剂晶粒尺寸对反应影响明显,晶粒越小,反应活性越高;升高温度,提高了分子的运动速度,从而削弱了扩散限制的影响,不同晶粒催化剂反应性能差异较小。 2.反应物分子间脱水生成的大分子物种覆盖在催化剂表面,导致催化剂失活。利用乙醇洗涤失活催化剂,可以除去催化剂表面的大分子物种,再经焙烧除去催化剂上吸附的小分子物种,可以使失活催化剂得到再生,催化剂活性可以恢复到新鲜催化剂的水平。 3.使用固定床工艺合成2-EAQ,得到BEA的最高转化率为64.0%,产物选择性达到60.7%。 4.计算了蒽醌合成过程中能量分布,用计算机分子模拟技术模拟了蒽醌合成的反应过程,进而推测出反应机理。 5.通过比较hβ、hY等几种不同催化剂,发现hY沸石分子筛在2-(4’-叔丁基苯甲酰基)苯甲酸脱水闭环合成2-TBAQ工艺中具有优越的催化性能。催化剂的硅铝比对反应有明显的影响,当硅铝比为90时,hY的活性最好;柠檬酸改性可以改变催化刘的活性;升高温度可以明显提高反应的活性。目前2-(4’-叔丁基苯甲酰基)苯甲酸的最高转化率可达86.5%,2-TBAQ的选择性在85%以上。

关键词： hβ佛石 hY沸右 2-乙基蒽醌 2-叔丁基蒽醌

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