HZSM-5分子篩負載磷鉬酸在苯酚-異丙醇烷基化中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-12-18 13:40
采用浸漬法將磷鉬酸(H3PMo12O40)雜多酸負載于HZSM-5分子篩上,利用X射線衍射、NH3化學(xué)吸附對分子篩進行表征,并將其應(yīng)用于苯酚-異丙醇烷基化反應(yīng)中考察其催化活性。結(jié)果表明低負載量時磷鉬酸較好地分散在HZSM-5分子篩表面,強酸中心酸性及數(shù)量增強,總酸量略有增加負載量過高破壞晶體結(jié)構(gòu),總體酸量降低。負載量為4%的HMoP/ZSM-5分子篩是較適宜的催化劑在溫度為280℃、異丙醇與苯酚進料摩爾比為0.8、空速為3.0 h-1的條件下苯酚轉(zhuǎn)化率最高對、鄰異丙基苯酚總選擇性接近92%。
【文章來源】：現(xiàn)代化工. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
不同負載量的HZSM-5分子篩XRD譜圖
樣品的NH3-TPD譜圖如圖2所示。由圖2中可以看出，HZSM-5分子篩250℃左右的低溫脫附峰對應(yīng)弱酸位，450℃左右高溫脫附峰對應(yīng)強酸中心。負載磷鉬酸后的ZSM-5分子篩的弱酸脫附峰向著低溫方向移動，說明弱酸強度略有下降，而強酸脫附峰的位置改變不大，基本保持在450℃左右。雖然弱酸強度降低，但是峰面積隨著負載量的增加而增大，總酸量增多，弱酸位的脫附主要是L酸中心的脫附峰，B酸中心的脫附峰在強酸位，當(dāng)磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)達到6%時，強酸和弱酸脫附峰面積都減小，說明酸量下降，也就是HZSM-5的總酸量和酸性強弱受到磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)的影響，隨著磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)的增加，HZSM-5催化劑總強酸中心增加，酸性有所上升，當(dāng)磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)過大則酸量及酸性下降。2.3 磷鉬酸負載量對催化性能的影響
在壓力為101.325 kPa、反應(yīng)物料物質(zhì)的量的比為0.8、原料質(zhì)量空速為3 h-1、催化劑質(zhì)量為0.5 g的條件下，考察溫度對苯酚與異丙醇烷基化反應(yīng)的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，溫度為180℃時，苯酚的轉(zhuǎn)化率低于10%，這是由于苯酚沸點高于180℃，反應(yīng)物得不到很好的氣化，使其在催化劑表面得不到很好地分散，導(dǎo)致烷基化反應(yīng)很難發(fā)生。隨著溫度的升高，苯酚氣化分散到催化劑表面，苯酚的轉(zhuǎn)化率得到提升。但是溫度高于280℃時苯酚轉(zhuǎn)化率下降，這是由于溫度過高導(dǎo)致產(chǎn)物中的異丙基苯酚發(fā)生脫烷基作用，然后又重新生成了苯酚，而高溫條件下也會使得異丙醇齊聚，從而不能很好地參與反應(yīng)。對異丙基苯酚(p-IPP)的選擇性隨著溫度的升高不斷增大，這是由于在HMoP/ZSM-5-4%分子篩上苯酚與異丙醇烷基化反應(yīng)優(yōu)先生成的是對異丙基苯酚，而鄰異丙基苯酚的選擇性在180～240℃之間沒有明顯變化，隨著溫度進一步升高其選擇性呈下降趨勢，這時發(fā)生了烷基轉(zhuǎn)移，產(chǎn)物中空間位阻較大的鄰異丙基苯酚轉(zhuǎn)化成了空間位阻較小的對異丙基苯酚。從圖3中對異丙基苯酚曲線中可以看出，當(dāng)溫度為280℃時，對異丙基苯酚選擇性最高，隨后溫度升高其選擇性略有下降，這是由于苯酚與異丙醇在HMoP/ZSM-5-4%分子篩上除了產(chǎn)物鄰異丙基苯酚和對異丙基苯酚外，也有少量二異丙基苯酚(2,6-DIPP、2,4-DIPP、2,5-DIPP)及苯基異丙基醚(IPPE)等，這是由于在高溫時，產(chǎn)物中對異丙基苯酚發(fā)生烷基重排，使其轉(zhuǎn)化成其他復(fù)雜的烷基化產(chǎn)物。綜合試驗數(shù)據(jù)及圖3可知，適宜溫度為280℃。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]苯/甲苯與甲醇烷基化反應(yīng)中ZSM-5分子篩改性方法的研究進展[J]. 季東,杜知松,李紅偉,贠宏飛,李貴賢. 工業(yè)催化. 2016(09)
[2]HMCM-22分子篩負載磷鎢酸催化合成聚甲醛二甲醚[J]. 張向京,武朋濤,張云,蔣子超,劉婷婷,高曉洋,胡永琪. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝. 2014(02)
[3]改性硅膠負載磷鎢酸催化合成檸檬酸三丁酯[J]. 聶麗娟,王可,李響敏,田世炯. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2012(12)
[4]陽離子交換樹脂催化合成對異丙苯基苯酚[J]. 劉琳,錢建華. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報. 2004(04)
[5]苯酚與異丙醇合成鄰異丙基苯酚催化劑的研究[J]. 朱瑞芝,郭昌文,唐祥海,潘履讓. 石油學(xué)報(石油加工). 2000(05)
[6]合成對異丙基苯酚沸石分子篩催化劑的研究（Ⅰ）[J]. 郭昌文,唐祥海,朱瑞芝,潘履讓. 石油化工. 1998(03)
本文編號：3542509
【文章來源】：現(xiàn)代化工. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
不同負載量的HZSM-5分子篩XRD譜圖
樣品的NH3-TPD譜圖如圖2所示。由圖2中可以看出，HZSM-5分子篩250℃左右的低溫脫附峰對應(yīng)弱酸位，450℃左右高溫脫附峰對應(yīng)強酸中心。負載磷鉬酸后的ZSM-5分子篩的弱酸脫附峰向著低溫方向移動，說明弱酸強度略有下降，而強酸脫附峰的位置改變不大，基本保持在450℃左右。雖然弱酸強度降低，但是峰面積隨著負載量的增加而增大，總酸量增多，弱酸位的脫附主要是L酸中心的脫附峰，B酸中心的脫附峰在強酸位，當(dāng)磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)達到6%時，強酸和弱酸脫附峰面積都減小，說明酸量下降，也就是HZSM-5的總酸量和酸性強弱受到磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)的影響，隨著磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)的增加，HZSM-5催化劑總強酸中心增加，酸性有所上升，當(dāng)磷鉬酸質(zhì)量分數(shù)過大則酸量及酸性下降。2.3 磷鉬酸負載量對催化性能的影響
在壓力為101.325 kPa、反應(yīng)物料物質(zhì)的量的比為0.8、原料質(zhì)量空速為3 h-1、催化劑質(zhì)量為0.5 g的條件下，考察溫度對苯酚與異丙醇烷基化反應(yīng)的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，溫度為180℃時，苯酚的轉(zhuǎn)化率低于10%，這是由于苯酚沸點高于180℃，反應(yīng)物得不到很好的氣化，使其在催化劑表面得不到很好地分散，導(dǎo)致烷基化反應(yīng)很難發(fā)生。隨著溫度的升高，苯酚氣化分散到催化劑表面，苯酚的轉(zhuǎn)化率得到提升。但是溫度高于280℃時苯酚轉(zhuǎn)化率下降，這是由于溫度過高導(dǎo)致產(chǎn)物中的異丙基苯酚發(fā)生脫烷基作用，然后又重新生成了苯酚，而高溫條件下也會使得異丙醇齊聚，從而不能很好地參與反應(yīng)。對異丙基苯酚(p-IPP)的選擇性隨著溫度的升高不斷增大，這是由于在HMoP/ZSM-5-4%分子篩上苯酚與異丙醇烷基化反應(yīng)優(yōu)先生成的是對異丙基苯酚，而鄰異丙基苯酚的選擇性在180～240℃之間沒有明顯變化，隨著溫度進一步升高其選擇性呈下降趨勢，這時發(fā)生了烷基轉(zhuǎn)移，產(chǎn)物中空間位阻較大的鄰異丙基苯酚轉(zhuǎn)化成了空間位阻較小的對異丙基苯酚。從圖3中對異丙基苯酚曲線中可以看出，當(dāng)溫度為280℃時，對異丙基苯酚選擇性最高，隨后溫度升高其選擇性略有下降，這是由于苯酚與異丙醇在HMoP/ZSM-5-4%分子篩上除了產(chǎn)物鄰異丙基苯酚和對異丙基苯酚外，也有少量二異丙基苯酚(2,6-DIPP、2,4-DIPP、2,5-DIPP)及苯基異丙基醚(IPPE)等，這是由于在高溫時，產(chǎn)物中對異丙基苯酚發(fā)生烷基重排，使其轉(zhuǎn)化成其他復(fù)雜的烷基化產(chǎn)物。綜合試驗數(shù)據(jù)及圖3可知，適宜溫度為280℃。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]苯/甲苯與甲醇烷基化反應(yīng)中ZSM-5分子篩改性方法的研究進展[J]. 季東,杜知松,李紅偉,贠宏飛,李貴賢. 工業(yè)催化. 2016(09)
[2]HMCM-22分子篩負載磷鎢酸催化合成聚甲醛二甲醚[J]. 張向京,武朋濤,張云,蔣子超,劉婷婷,高曉洋,胡永琪. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝. 2014(02)
[3]改性硅膠負載磷鎢酸催化合成檸檬酸三丁酯[J]. 聶麗娟,王可,李響敏,田世炯. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2012(12)
[4]陽離子交換樹脂催化合成對異丙苯基苯酚[J]. 劉琳,錢建華. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報. 2004(04)
[5]苯酚與異丙醇合成鄰異丙基苯酚催化劑的研究[J]. 朱瑞芝,郭昌文,唐祥海,潘履讓. 石油學(xué)報(石油加工). 2000(05)
[6]合成對異丙基苯酚沸石分子篩催化劑的研究（Ⅰ）[J]. 郭昌文,唐祥海,朱瑞芝,潘履讓. 石油化工. 1998(03)
本文編號：3542509
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