本文關(guān)鍵詞：正丁醛羥醛縮合反應(yīng)及與加氫反應(yīng)過程集成的環(huán)境友好催化劑研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：正丁醛自縮合合成辛烯醛及辛烯醛加氫是工業(yè)生產(chǎn)辛醇的兩個(gè)重要反應(yīng)單元,將兩個(gè)單元進(jìn)行反應(yīng)過程集成可以簡化工藝流程、降低能耗和減少設(shè)備投資。因此,研究正丁醛自縮合反應(yīng)和與加氫反應(yīng)集成過程環(huán)境友好型催化劑具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。首先,合成了一系列磺酸功能化離子液體,利用指示劑與紫外-可見光譜分析相結(jié)合的方法測定了離子液體的酸強(qiáng)度,并考察了其對(duì)正丁醛自縮合反應(yīng)的催化性能。結(jié)果表明,同種類離子液體的酸強(qiáng)度與正丁醛轉(zhuǎn)化率正相關(guān),CF3SO_3-型離子液體酸強(qiáng)度最強(qiáng),其催化正丁醛反應(yīng)活性最高;三乙胺類離子液體具有較好的催化性能,其中[HSO_3-bN(Et)_3]p-TSA的催化性能最好。以[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA為催化劑,探究了催化劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)正丁醛自縮合反應(yīng)的影響,得出如下較適宜的反應(yīng)條件:催化劑用量10 wt.%,反應(yīng)溫度120°C,反應(yīng)時(shí)間6 h。在此條件下,正丁醛轉(zhuǎn)化率為89.7%,辛烯醛選擇性為87.8%。回收的離子液體通過減壓蒸餾精制后循環(huán)使用4次,催化活性基本不變。在此基礎(chǔ)上,推測了離子液體[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)機(jī)理。其次,對(duì)[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果表明,正丁醛自縮合反應(yīng)為二級(jí)可逆反應(yīng),正反應(yīng)活化能為60.29±2.856 k J/mol、指前因子1.999×104 L/(mol·s),逆反應(yīng)活化能為62.94±0.323 k J/mol、指前因子1.999×104L/(mol·s)。與傳統(tǒng)液體酸堿催化劑相比,[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化劑上指前因子較小,可能是該離子液體自身粘度較大所致。再次,在適宜的條件下制備了Ni/Ce-Al_2O_3催化劑,考察了反應(yīng)條件對(duì)其催化正丁醛羥醛縮合-加氫一步合成辛醇反應(yīng)性能的影響,得到較適宜的反應(yīng)條件:催化劑用量15wt.%,反應(yīng)溫度170°C,反應(yīng)壓力4.0 MPa,反應(yīng)時(shí)間8 h。在此條件下,正丁醛轉(zhuǎn)化率為100%,辛醇收率提高至66.9%。對(duì)Ni/Ce-Al_2O_3催化劑重復(fù)使用性能進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)回收的Ni/Ce-Al_2O_3催化劑基本失去對(duì)C=O鍵加氫活性。表征結(jié)果表明,其失活原因系γ-Al_2O_3水合所形成的片狀勃姆石將Ni活性中心覆蓋所致。對(duì)載體γ-Al_2O_3進(jìn)行表面改性,助劑的引入會(huì)改變其織構(gòu)性質(zhì),一定程度上抑制了γ-Al_2O_3水合,但對(duì)羥醛縮合反應(yīng)的催化活性有一定程度的影響;炭改性催化劑Ni-Ce/Al_2O_3-C催化加氫活性有所提高,對(duì)其進(jìn)行重復(fù)使用性能考察,發(fā)現(xiàn)回收的催化劑對(duì)C=O具有較好的加氫活性。最后,為研究Ni與[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛羥醛縮合-加氫一步合成辛醇反應(yīng)性能,考察了金屬Ni對(duì)離子液體[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)金屬Ni與[HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA之間發(fā)生了相互作用,離子液體酸活性位的減少降低了其對(duì)正丁醛自縮合反應(yīng)的催化活性,反應(yīng)體系中氣體氛圍的變化改變了產(chǎn)物的分布。
【關(guān)鍵詞】：正丁醛 磺酸功能化離子液體 辛醇 羥醛縮合-加氫 雙功能催化劑
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O621.251
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 前言11
• 1.2 正丁醛羥醛縮合反應(yīng)催化劑11-20
• 1.2.1 液體堿催化劑12-13
• 1.2.2 固體堿催化劑13-18
• 1.2.3 固體酸催化劑18-19
• 1.2.4 酸堿兩性催化劑19-20
• 1.3 離子液體研究進(jìn)展20-23
• 1.3.1 離子液體的概述20-21
• 1.3.2 磺酸功能化離子液體的研究進(jìn)展21-23
• 1.4 羥醛縮合-加氫反應(yīng)過程集成雙功能催化劑23-26
• 1.4.1 羥醛縮合-加氫反應(yīng)集成24-25
• 1.4.2 正丁醛自縮合-加氫反應(yīng)過程集成25-26
• 1.5 本課題的研究意義26
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容26-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分29-39
• 2.1 化學(xué)原料與試劑29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備30
• 2.3 催化劑的制備30-31
• 2.3.1 磺酸功能化離子液體30-31
• 2.3.2 羥醛縮合-加氫反應(yīng)集成雙功能催化劑31
• 2.4 催化劑表征31-33
• 2.4.1 磺酸功能化離子液體31-32
• 2.4.2 羥醛縮合-加氫催化劑32-33
• 2.5 催化劑活性評(píng)價(jià)33-34
• 2.5.1 羥醛縮合反應(yīng)催化劑33
• 2.5.2 羥醛縮合-加氫反應(yīng)集成催化劑33-34
• 2.6 產(chǎn)物分析34
• 2.6.1 定量分析（GC）34
• 2.6.2 定性分析（GC-MS）34
• 2.7 數(shù)據(jù)處理34-39
• 2.7.1 正丁醛羥醛縮合反應(yīng)34-35
• 2.7.2 正丁醛羥醛縮合-加氫反應(yīng)集成35-39
• 第三章 磺酸功能化離子液體催化正丁醛自縮合反應(yīng)39-49
• 3.1 前言39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-48
• 3.3.1 催化劑的篩選40-42
• 3.3.2 [HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)體系分析42-43
• 3.3.3 反應(yīng)條件的影響43-45
• 3.3.4 [HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA重復(fù)使用性能考察45-47
• 3.3.5 [HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)機(jī)理47-48
• 3.4 小結(jié)48-49
• 第四章 [HSO_3-b-N(Et)_3]p-TSA催化正丁醛自縮合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)49-55
• 4.1 前言49
• 4.2 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的建立49-50
• 4.3 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)過程50-51
• 4.4 動(dòng)力學(xué)參數(shù)估值51-52
• 4.5 動(dòng)力學(xué)模型的檢驗(yàn)52-53
• 4.5.1 對(duì)假設(shè)反應(yīng)級(jí)數(shù)的驗(yàn)證52
• 4.5.2 動(dòng)力學(xué)模型的檢驗(yàn)52-53
• 4.6 小結(jié)53-55
• 第五章 正丁醛羥醛縮合與加氫反應(yīng)過程集成催化劑55-71
• 5.1 前言55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分55
• 5.3 結(jié)果與討論55-69
• 5.3.1 反應(yīng)條件對(duì)Ni/Ce-Al_2O_3催化正丁醛一步合成辛醇反應(yīng)影響55-58
• 5.3.2 Ni/Ce-Al_2O_3催化劑失活原因分析及再生58-62
• 5.3.3 改性Ni/Ce-Al_2O_3催化劑抗水合性能62-67
• 5.3.4 金屬-SFILs對(duì)正丁醛羥醛縮合與加氫反應(yīng)集成的催化性能67-69
• 5.4 小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 附錄：MATLAB反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)估值程序79-81
• 攻讀碩士期間所取得的相關(guān)科研成果81-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷敏;趙應(yīng)偉;吳麗;夏春谷;;酸功能化離子液體催化三聚甲醛與烯烴的Prins反應(yīng)[J];分子催化;2013年02期

2 劉麗娜;;丁醛催化縮合制備辛烯醛催化劑的研究[J];中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2012年02期

3 褚聯(lián)峰;張媛媛;郎萬中;史斌斌;郭亞軍;;離子液體相轉(zhuǎn)移催化正丁醛合成辛烯醛[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2011年01期

4 蘇博;郎萬中;曾群英;劉訓(xùn)穩(wěn);楊春基;郭亞軍;;有機(jī)官能化介孔催化劑制備及其在正丁醛自縮合制辛烯醛反應(yīng)中的應(yīng)用[J];過程工程學(xué)報(bào);2010年02期

5 耿艷樓;胡利彥;趙新強(qiáng);安華良;王延吉;;SO_3H-功能化離子液體催化4,4′-MDC合成反應(yīng)(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2009年05期

6 劉仕偉;解從霞;于世濤;咸漠;劉福勝;;新型BrΦnsted-Lewis酸性離子液體的合成及其在松香二聚反應(yīng)中的應(yīng)用(英文)[J];催化學(xué)報(bào);2009年05期

7 崔詠梅;袁達(dá);王延吉;趙新強(qiáng);;酸性離子液體作催化劑的硝基苯加氫合成對(duì)氨基苯酚[J];化工學(xué)報(bào);2009年02期

8 王娜;趙新強(qiáng);武秀麗;王延吉;;酸性離子液體[HSO_3-bpy]CF_3SO_3催化合成MDC[J];化工學(xué)報(bào);2008年04期

9 趙月昌;梁學(xué)正;高珊;劉玲;楊建國;何鳴元;;固體超強(qiáng)酸催化下的醛酮自身縮合及其溶劑效應(yīng)的研究[J];分子催化;2007年04期

10 徐景士,王紅明,吳志明,陳慧宗;微波法制備的固體堿催化丁醛自縮合反應(yīng)[J];精細(xì)化工;2002年11期

  本文關(guān)鍵詞：正丁醛羥醛縮合反應(yīng)及與加氫反應(yīng)過程集成的環(huán)境友好催化劑研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：319989