磁载钛硅分子筛催化环己酮氨肟化反应过程研究

【摘要】环己酮肟是工业上制备己内酰胺的重要中间体，全球90%的己内酰胺都是由环己酮肟经过贝克曼(Beckmann)重排反应得到的，然而环己酮肟的合成大多采用传统的环己酮-羟胺法工艺，因为传统工艺生产过程需要合成大量羟铵盐，工艺复杂、中间步骤多，副产低值的硫酸铵，且需要氮氧化物等有害气体，造成己内酰胺生产效益低下和严重的环境污染问题。钛硅分子筛TS-1可以在温和的反应条件下催化环己酮氨肟化高选择性地合成环己酮肟，拥有反应流程短、无环境污染、反应条件温和等益处。但是，钛硅分子筛粒径过于微小，难以实现有效的固液分离，催化剂难以回收重复使用。课题组提出制备磁载钛硅分子筛，通过施加外加磁场实现了催化剂的高效快速回收。本论文主要对磁载钛硅分子筛催化环己酮氨肟化过程进行详细研究，获得最佳工艺参数和反应动力学参数，为工业化放大和反应器设计提供理论参考。以钛酸四丁酯为钛源，正硅酸乙酯为硅源，四丙基氢氧化铵为模板剂，以纳米铁酸镍粉体为磁核，使用水热合成和溶剂蒸发相结合的方法制备了磁载钛硅分子筛。在间歇反应釜中考察了环己酮液相氨肟化反应过程中反应物配比、反应温度、反应时间、催化剂用量、溶剂比等参数对转化率和选择性的影响。研究结果表明：叔丁醇-水体系作为溶剂，叔丁醇与水的体积比为1:1，环己酮：过氧化氢（30%）：氨水（25%）的摩尔比为1:1.2:1.8，反应温度控制在80℃，反应时间2.5h，磁载钛硅分子筛用量为0.2g/g环己酮，环己酮转化率、环己酮肟选择性和环己酮肟收率可分别可到96%、98%和94%，而在外加磁场下磁载钛硅分子筛回收率能够达到100%。通过对环己酮液相氨肟化反应动力学研究，环己酮、过氧化氢和氨的反应级数n分别为0.65、0.27和1.06，反应活化能Ea为101.362kJ/mol，反应指前因子k0为5.923×1012(mol-0.98·L0.98)/min。
【作者】张茹；
【导师】李裕；秦吉喜；
【作者基本信息】中北大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】磁载钛硅分子筛；环己酮；氨肟化；环己酮肟；反应动力学；

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