HZSM-5分子筛负载磷钼酸在苯酚-异丙醇烷基化中的应用
发布时间：2021-12-18 13:40
采用浸渍法将磷钼酸(H3PMo12O40)杂多酸负载于HZSM-5分子筛上,利用X射线衍射、NH3化学吸附对分子筛进行表征,并将其应用于苯酚-异丙醇烷基化反应中考察其催化活性。结果表明低负载量时磷钼酸较好地分散在HZSM-5分子筛表面,强酸中心酸性及数量增强,总酸量略有增加负载量过高破坏晶体结构,总体酸量降低。负载量为4%的HMoP/ZSM-5分子筛是较适宜的催化剂在温度为280℃、异丙醇与苯酚进料摩尔比为0.8、空速为3.0 h-1的条件下苯酚转化率最高对、邻异丙基苯酚总选择性接近92%。
【文章来源】：现代化工. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同负载量的HZSM-5分子筛XRD谱图
样品的NH3-TPD谱图如图2所示。由图2中可以看出，HZSM-5分子筛250℃左右的低温脱附峰对应弱酸位，450℃左右高温脱附峰对应强酸中心。负载磷钼酸后的ZSM-5分子筛的弱酸脱附峰向着低温方向移动，说明弱酸强度略有下降，而强酸脱附峰的位置改变不大，基本保持在450℃左右。虽然弱酸强度降低，但是峰面积随着负载量的增加而增大，总酸量增多，弱酸位的脱附主要是L酸中心的脱附峰，B酸中心的脱附峰在强酸位，当磷钼酸质量分数达到6%时，强酸和弱酸脱附峰面积都减小，说明酸量下降，也就是HZSM-5的总酸量和酸性强弱受到磷钼酸质量分数的影响，随着磷钼酸质量分数的增加，HZSM-5催化剂总强酸中心增加，酸性有所上升，当磷钼酸质量分数过大则酸量及酸性下降。2.3 磷钼酸负载量对催化性能的影响
在压力为101.325 kPa、反应物料物质的量的比为0.8、原料质量空速为3 h-1、催化剂质量为0.5 g的条件下，考察温度对苯酚与异丙醇烷基化反应的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，温度为180℃时，苯酚的转化率低于10%，这是由于苯酚沸点高于180℃，反应物得不到很好的气化，使其在催化剂表面得不到很好地分散，导致烷基化反应很难发生。随着温度的升高，苯酚气化分散到催化剂表面，苯酚的转化率得到提升。但是温度高于280℃时苯酚转化率下降，这是由于温度过高导致产物中的异丙基苯酚发生脱烷基作用，然后又重新生成了苯酚，而高温条件下也会使得异丙醇齐聚，从而不能很好地参与反应。对异丙基苯酚(p-IPP)的选择性随着温度的升高不断增大，这是由于在HMoP/ZSM-5-4%分子筛上苯酚与异丙醇烷基化反应优先生成的是对异丙基苯酚，而邻异丙基苯酚的选择性在180～240℃之间没有明显变化，随着温度进一步升高其选择性呈下降趋势，这时发生了烷基转移，产物中空间位阻较大的邻异丙基苯酚转化成了空间位阻较小的对异丙基苯酚。从图3中对异丙基苯酚曲线中可以看出，当温度为280℃时，对异丙基苯酚选择性最高，随后温度升高其选择性略有下降，这是由于苯酚与异丙醇在HMoP/ZSM-5-4%分子筛上除了产物邻异丙基苯酚和对异丙基苯酚外，也有少量二异丙基苯酚(2,6-DIPP、2,4-DIPP、2,5-DIPP)及苯基异丙基醚(IPPE)等，这是由于在高温时，产物中对异丙基苯酚发生烷基重排，使其转化成其他复杂的烷基化产物。综合试验数据及图3可知，适宜温度为280℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯/甲苯与甲醇烷基化反应中ZSM-5分子筛改性方法的研究进展[J]. 季东,杜知松,李红伟,贠宏飞,李贵贤. 工业催化. 2016(09)
[2]HMCM-22分子筛负载磷钨酸催化合成聚甲醛二甲醚[J]. 张向京,武朋涛,张云,蒋子超,刘婷婷,高晓洋,胡永琪. 化学反应工程与工艺. 2014(02)
[3]改性硅胶负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯[J]. 聂丽娟,王可,李响敏,田世炯. 化学研究与应用. 2012(12)
[4]阳离子交换树脂催化合成对异丙苯基苯酚[J]. 刘琳,钱建华. 辽宁石油化工大学学报. 2004(04)
[5]苯酚与异丙醇合成邻异丙基苯酚催化剂的研究[J]. 朱瑞芝,郭昌文,唐祥海,潘履让. 石油学报(石油加工). 2000(05)
[6]合成对异丙基苯酚沸石分子筛催化剂的研究（Ⅰ）[J]. 郭昌文,唐祥海,朱瑞芝,潘履让. 石油化工. 1998(03)
本文编号：3542509
【文章来源】：现代化工. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同负载量的HZSM-5分子筛XRD谱图
样品的NH3-TPD谱图如图2所示。由图2中可以看出，HZSM-5分子筛250℃左右的低温脱附峰对应弱酸位，450℃左右高温脱附峰对应强酸中心。负载磷钼酸后的ZSM-5分子筛的弱酸脱附峰向着低温方向移动，说明弱酸强度略有下降，而强酸脱附峰的位置改变不大，基本保持在450℃左右。虽然弱酸强度降低，但是峰面积随着负载量的增加而增大，总酸量增多，弱酸位的脱附主要是L酸中心的脱附峰，B酸中心的脱附峰在强酸位，当磷钼酸质量分数达到6%时，强酸和弱酸脱附峰面积都减小，说明酸量下降，也就是HZSM-5的总酸量和酸性强弱受到磷钼酸质量分数的影响，随着磷钼酸质量分数的增加，HZSM-5催化剂总强酸中心增加，酸性有所上升，当磷钼酸质量分数过大则酸量及酸性下降。2.3 磷钼酸负载量对催化性能的影响
在压力为101.325 kPa、反应物料物质的量的比为0.8、原料质量空速为3 h-1、催化剂质量为0.5 g的条件下，考察温度对苯酚与异丙醇烷基化反应的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，温度为180℃时，苯酚的转化率低于10%，这是由于苯酚沸点高于180℃，反应物得不到很好的气化，使其在催化剂表面得不到很好地分散，导致烷基化反应很难发生。随着温度的升高，苯酚气化分散到催化剂表面，苯酚的转化率得到提升。但是温度高于280℃时苯酚转化率下降，这是由于温度过高导致产物中的异丙基苯酚发生脱烷基作用，然后又重新生成了苯酚，而高温条件下也会使得异丙醇齐聚，从而不能很好地参与反应。对异丙基苯酚(p-IPP)的选择性随着温度的升高不断增大，这是由于在HMoP/ZSM-5-4%分子筛上苯酚与异丙醇烷基化反应优先生成的是对异丙基苯酚，而邻异丙基苯酚的选择性在180～240℃之间没有明显变化，随着温度进一步升高其选择性呈下降趋势，这时发生了烷基转移，产物中空间位阻较大的邻异丙基苯酚转化成了空间位阻较小的对异丙基苯酚。从图3中对异丙基苯酚曲线中可以看出，当温度为280℃时，对异丙基苯酚选择性最高，随后温度升高其选择性略有下降，这是由于苯酚与异丙醇在HMoP/ZSM-5-4%分子筛上除了产物邻异丙基苯酚和对异丙基苯酚外，也有少量二异丙基苯酚(2,6-DIPP、2,4-DIPP、2,5-DIPP)及苯基异丙基醚(IPPE)等，这是由于在高温时，产物中对异丙基苯酚发生烷基重排，使其转化成其他复杂的烷基化产物。综合试验数据及图3可知，适宜温度为280℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯/甲苯与甲醇烷基化反应中ZSM-5分子筛改性方法的研究进展[J]. 季东,杜知松,李红伟,贠宏飞,李贵贤. 工业催化. 2016(09)
[2]HMCM-22分子筛负载磷钨酸催化合成聚甲醛二甲醚[J]. 张向京,武朋涛,张云,蒋子超,刘婷婷,高晓洋,胡永琪. 化学反应工程与工艺. 2014(02)
[3]改性硅胶负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯[J]. 聂丽娟,王可,李响敏,田世炯. 化学研究与应用. 2012(12)
[4]阳离子交换树脂催化合成对异丙苯基苯酚[J]. 刘琳,钱建华. 辽宁石油化工大学学报. 2004(04)
[5]苯酚与异丙醇合成邻异丙基苯酚催化剂的研究[J]. 朱瑞芝,郭昌文,唐祥海,潘履让. 石油学报(石油加工). 2000(05)
[6]合成对异丙基苯酚沸石分子筛催化剂的研究（Ⅰ）[J]. 郭昌文,唐祥海,朱瑞芝,潘履让. 石油化工. 1998(03)
本文编号：3542509
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3542509.html
教材专著
