超重力技术在碳四烷基化中的应用

介绍了超重力技术的原理、工程化实现的手段及其技术特点和优势。对硫酸法C_4烷基化的反应原理和技术特点作了分析阐述,对超重力技术应用于浓硫酸C_4烷基化过程的应用研究情况进行了介绍。超重力技术应用于C_4烷基化反应,由于酸烃反应体系混合效果得到强化,与实验室搅拌式烷基化反应比较,C_8组分质量分数提高27.9%,C_9~+组分质量分数降低22.1%,产品辛烷值(RON)提高9.0单位。与已有成熟的工业化浓H_2SO_4法烷基化工艺比较,得到的烷基化油RON值可提高1.9～3.9单位。将超重力技术应用于硫酸法烷基化,对于改善提升其反应效果和技术水准,更好地满足国内油品质量升级需求,具有重要的应用研究价值。     

从烷基化产物组成探究烷基化反应

通过对多套硫酸烷基化产物(烷油)的组分分析发现:烷油中组分众多,含有100多个组分,其中3种主要组分的质量分数约60%,是主要的高辛烷值组分;组分高度异构,异构烷烃质量分数达95%以上;烷油组分与原料中烯烃组分品种关联度不高,说明产品质量与原料品质(烯烃品种)无关。由此推断烷基化反应过程以加成反应和异构化反应为主,反应向分子结构最稳定的3种C_8异构物转化,同时伴随着裂解、歧化等副反应。     

Pd/Hβ和Pd/Ce-β在水相苯酚加氢脱氧反应中的催化性能

 以Hβ和Ce-β为载体,采用等体积浸渍法制备了Pd/Hβ和Pd/Ce-β催化剂(1%,质量分数)。以含5.0%(质量分数)苯酚的水溶液作原料,考察了该催化剂在苯酚水相加氢脱氧(HDO)反应中的催化性能。研究发现,苯酚水相HDO反应中环己酮加氢生成环己醇的反应是速率控制步骤,双环产物主要源于中间产物环己酮与环己醇的烷基化反应。Ce的引入可提高Pd催化剂的HDO活性,促进催化加氢活性,而抑制烷基化反应。     

离子液体对6号溶剂油的改质研究

以大庆林源炼油厂生产的6号抽提溶剂油为原料，应用离子液体催化剂在连续的实验装置上进行催化烷基化反应脱除溶剂油中芳烃、烯烃及硫化物的研究。研究结果表明，使用CuCl改性的复合离子液体为催化剂，6号抽提溶剂油催化烷基化改质效果较好，处理后的6号溶剂油中芳烃质量分数为0.36%，烯烃完全被脱除，硫质量分数为0.0061%，溴指数为0 ，满足GB16629-1996芳烃质量分数不大于1%、溴指数不大于1000、硫质量分数不大于0.012%的指标要求。     

1,1-二(4-羟基苯基)丁烷的合成与表征

以苯酚、正丁醛为原料合成了1,1-二(4-羟基苯基)丁烷(简称双酚BD),考察了以硫酸、盐酸和磷钨酸为催化剂的催化效果。实验结果表明,以磷钨酸为催化剂的效果最好,双酚BD的质量分数为98.40%,产物选择性好;以盐酸为催化剂,产物中双酚BD的含量较低,副产物含量高;以硫酸为催化剂未得到目标产物,得到树脂状物质。以磷钨酸为催化剂,利用正交实验考察了反应温度、原料配比、催化剂用量和助催化剂巯基乙酸用量对反应的影响。得到优化的反应条件为:反应温度80℃、苯酚和正丁醛的摩尔比5、催化剂占反应物系总质量的0.50%、助催化剂占反应物系总质量的0.62%、反应时间4.0h;在此条件下,双酚BD的收率达62.5%;FTIR和1H NMR表征结果显示,合成的产物为双酚BD。     

硫酸催化新戊基多元醇脂肪酸酯化反应行为研究

比较了Brtinsted酸,包括硫酸、磷酸、对甲苯磺酸,催化季戊四醇与脂肪酸的酯化反应行为,结果表明,硫酸催化酯化反应速率最快,能有效催化不同类型的新戊基多元醇与脂肪酸的酯化反应,羟基转化率达到98%以上.研究了硫酸催化条件下新戊基多元醇脂肪酸酯化反应动力学行为,结果表明,酯化反应速率明显受到空间位阻效应的影响,提高催化剂用量和升高反应温度,能有效提高酯化速率,催化剂用量0.25%～0.50%、反应温度185～190 ℃为适宜的控制范围;硫酸催化酯化反应过程中,存在明显的非酯化催化反应,不能得到低硫含量的酯.硫酸催化酯化反应机理遵循"中间产物为烷基化硫酸"模型.     

双膦镍络合物/EADC催化乙烯齐聚与Friedel-Crafts烷基化的串联反应

合成并表征了二苯基膦甲基-二苯基膦基-二甲基硅烷络合物(C1);考察了反应温度、nAl/nNi及溶剂的种类等对C1/EtAlCl2催化乙烯齐聚行为的影响。结果表明,以二氯乙基铝(EADC)为助催化剂、甲基环己烷为溶剂时,C1/EADC催化乙烯齐聚的活性可达4.32×10~6 g/(molNi·h),产物为C4和C6馏分,其中C_4馏分中1-丁烯的选择性大于94%;以甲苯为溶剂时,C_1/EADC催化乙烯齐聚得到的短链烯烃与甲苯发生原位Friedel-Crafts烷基化反应,产物为多取代烷基甲苯;EADC在该催化体系中起到了双功能的作用,一是齐聚反应的助催化剂,二是烷基化反应的催化剂。     

合成润滑油添加剂的烷基化催化剂研究进展

烷基化反应在化工生产中十分重要,也是合成多种润滑油添加剂的主要手段。催化剂是烷基化反应技术的一个重要方面。文章总结了烷基化反应的各类催化剂及其作用机理,重点阐述了各类催化剂的性质和催化性能及其在润滑油添加剂合成中的应用。为满足不同条件的烷基化反应的催化剂选择提供依据。     

硫酸锆硫酸氢钾催化合成环己烯研究

用硫酸锆、硫酸氢钾分别代替浓硫酸,催化环己醇脱水合成了环己烯,主要考察了催化剂用量、分馏反应时间对产物收率的影响。结果表明,硫酸锆、硫酸氢钾催化效果好,最佳用量为环己醇质量的15％;其中硫酸锆催化效果更好,在最佳用量下,分馏反应60min,产物收率可达68．29％,且催化剂的重复使用性能较好。硫酸锆、硫酸氢钾用作合成环己烯的催化剂符合清洁生产的要求。     

复合离子液体C_4烷基化催化性能的红外光谱判据研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对[(C_2H_5)_3NH]Cl/xAlCl_3-yCuCl 复合离子液体进行了表征,着重比较了 CuCl 含量不同的复合离子液体的 FFIR 谱图;在288 K、搅拌转速1 500 r/min、异丁烷与2-丁烯摩尔比为10:1的条件下,考察了复合离子液体催化剂对异丁烷/2-丁烯烷基化反应的催化性能。实验结果表明,当复合离子液体的 FTIR 谱图在1636～1685 cm~(-1)区域内仅在1 636 cm~(-1)处出现吸收峰时,烷基化产物中三甲基戊烷(TMP)的质量分数小于40%,而当1636～1685 cm~(-1)区域内出现分裂峰(1 636,1 685 cm~(-1)处)时,产物中 TMP 的质量分数大于80%。根据复合离子液体的 FTIR 谱图在1636～1685 cm~(-1)区域内的变化,可以判断复合离子液体中是否存在大量 Al-Cu 配位离子,并可作为评价复合离子液体催化剂烷基化性能的判据。     

离子交换树脂催化合成对枯基苯酚

用D72 强酸型阳离子交换树脂催化苯酚与α -甲基苯乙烯的Friedel-Crafts烷基化反应 ,合成对枯基苯酚。考察了苯酚 /α -甲基苯乙烯摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对烷基化反应的影响。优化反应条件 :n(苯酚 ) /n(α -甲基苯乙烯 ) =2 0、催化剂用量 5 % (占α -甲基苯乙烯的质量分数 )、反应温度 85℃、反应时间 5h ,对枯基苯酚的产率为 97 0 %。合成产物结构由红外、核磁光谱所证实。实验结果表明 ,D72 强酸型阳离子交换树脂催化剂稳定性高 ,易于回收 ,且可重复利用 ,催化活性在反应时间内 (或经多次使用 )未见明显下降。     

2,2''-二氯氢化偶氮苯重排生成3,3''-二氯联苯胺的研究

采用Pd/C催化剂催化邻硝基氯苯加氢,制得2,2'-二氯氢化偶氮苯(DHB),再经过重排反应得到3,3'-二氯联苯胺(DCB).研究了反应温度、硫酸质量分数和用量、反应时间等因素对重排反应的影响规律,确定了最佳重排反应条件,即反应温度0～5℃、硫酸质量分数50%、硫酸与DHB的摩尔比7:1、反应时间4 h.在最佳条件下,产物3,3'-二氯联苯胺盐酸盐的收率为80%-83%,总氨基值大于95.0%.     

用于苯酚与异丙醇烷基化反应的分子筛催化剂

研究了HZSM-5,HMCM-49,HMCM-41分子筛催化苯酚与异丙醇烷基化反应的性能,采用X射线衍射和NH3程序升温脱附等方法对分子筛进行了表征。实验结果表明,反应温度、分子筛的酸强度和酸量以及孔道结构是影响分子筛催化苯酚与异丙醇烷基化反应性能的重要因素,反应结果是各种因素共同作用的结果。以酸强度高、酸量多的微孔HZSM-5分子筛为催化剂,烷基化反应的主要产物为对异丙基苯酚,但其催化活性和稳定性相对较差;以中等酸量、超笼结构的HMCM-49分子筛为催化剂,低温时烷基化反应的主要产物为邻异丙基苯酚,高温时烷基化反应的主要产物为对异丙基苯酚,且HMCM-49分子筛有较高的催化活性及稳定性;以低酸量、中等酸强度的中孔HMCM-41分子筛为催化剂,其催化活性与稳定性都较差,且有较多的O-烷基化产物生成。     

非晶态镍催化剂上戊二腈催化加氢制备戊二胺

采用非晶态镍催化剂、以无水乙醇为溶剂,在高压反应釜中进行了戊二腈催化加氢制备戊二胺的实验,考察了催化剂和助催化剂用量(均为质量分数,基于戊二腈)、反应温度、反应压力、加入液氨等因素对该反应的影响。实验结果表明,在非晶态Fe-Mo-Ni-Al催化剂用量15%、NaOH助催化剂用量0.25%、戊二腈与乙醇的体积比1:5、反应压力3MPa、反应温度70℃的优化反应条件下,戊二腈的转化率达100.0%,戊二胺的选择性达66.8%。非晶态镍催化剂上戊二腈催化加氢制备戊二胺的反应历程为:首先戊二腈催化加氢生成5-氨基戊腈,然后5-氨基戊腈催化加氢生成目标产物戊二胺和副产物六氢吡啶。     

分子筛催化萘酚的长链烷基化反应

研究了Hβ,HY,USY和HZSM-5 4种分子筛催化剂对β-萘酚和三聚丙烯烷基化反应的催化性能.结果表明,这4种催化剂中,Hβ对萘酚烷基化的催化活性较高,其转化率和选择性分别为52.1%和86.3%;沸石的孔结构和酸量是影响反应转化率和选择性的主要因素.通过红外光谱与核磁共振波谱证明了反应产物为壬基萘酚,并对反应机理进行了探讨.     

负载型KX/KZSM-5双沸石催化甲苯甲醇侧链烷基化反应的研究

通过离子交换法制备了KX和KZSM-5催化剂,浸渍法制备了1%K2O-KX和3%K2O-KZSM-5催化剂,机械混磨法制备了KX/3%K2O-KZSM-5催化剂,并考察了其甲苯甲醇烷基化反应的催化性能。甲苯甲醇在碱性较强的KX上发生侧链烷基化反应生成苯乙烯和乙苯,同时伴随着甲醇大量分解生成副产物CO和H2,在碱性较弱的KZSM-5上发生苯环烷基化反应生成二甲苯。KX负载1%质量分数的K2O后甲苯甲醇侧链烷基化反应的活性明显提高,但甲醇分解也更加严重。KX与负载3%质量分数的K2O的KZSM-5均匀机械混合制得催化剂,表现出较高的甲苯甲醇侧链烷基化反应的活性,且通过对反应物的选择性吸附在保持与1%K2O-KX活性相同的同时使甲醇的分解得到一定程度的抑制。     

双核离子液体-杂多酸催化剂上高选择性合成单十二烷基磷酸酯

 采用两步法制备了功能化双咪唑核离子液体-杂多酸盐催化剂,并用 FT-IR 对催化剂的结构进行了表征,考察了其在正十二醇与磷酸(质量分数85%)直接酯化高选择性地合成单十二烷基磷酸酯反应中的催化性能。结果表明,所合成的催化剂中杂多酸的 Keggin 结构均得到了较好的保持。杂多酸-离子液体复合催化剂的催化性能优于传统的纯杂多酸催化剂,其中在双-(3-甲基-1-咪唑) 亚丁基磷钨酸盐催化剂质量分数0.67%、反应温度90℃和反应时间1 h 的条件下,单酯收率和选择性分别达到了43.5%和99.9%;加入甲苯携水剂后,在最佳催化剂用量0.8%（质量分数）和120℃下反应24 h,单酯收率为93.5%,选择性为99.8%;重复使用6次后,该催化剂的活性基本保持不变,表明该功能性双核杂多酸离子液体是一种有潜力的新型酯化有机-无机复合催化材料。     

乙醇在催化裂化催化剂上催化脱水反应性能的研究

在小型固定流化床反应装置上使用三种不同的催化裂化催化剂进行了乙醇催化脱水制乙烯反应性能的研究，并对其反应化学及反应机理进行了初探。实验结果表明，在反应温度为360℃、进料重时空速为1.25h-1的实验条件下，A，B，C三种催化剂均表现出较好的催化脱水制乙烯反应性能，乙醇催化脱水反应的转化率均大于99%，烃类产物中乙烯体积分数均大于98%，乙烯产率均大于60%；并且催化剂C具有较好的活性稳定性。乙醇在分子筛催化剂上催化脱水反应过程遵循正碳离子机理，较好地解释了主要产物乙烯、丙烯和丙烷的生成机理。     

三相循环床中树脂催化过氧化氢异丙苯分解 Ⅰ.工艺条件研究

针对树脂催化过氧化氢异丙苯分解反应的特点 ,设计了新型气、液、固三相循环流化床反应器。该反应器接近全混流反应器 ,解决了工程放大存在的树脂破碎与传质和传热的矛盾。适宜的反应温度为 70～ 80℃ ,此时进料 (过氧化氢异丙苯 ) /(丙酮 )约为 1∶3 ,产物的选择性不低于硫酸催化工艺。进料过氧化氢异丙苯空速为 3 0h- 1 时 ,产品中过氧化氢异丙苯的质量分数 <0 .1%。催化剂的失活是其吸附原料中的Na+ 所致 ,催化剂的寿命与原料中的Na+ 含量成反比。当Na+ 质量分数为 2× 10 - 6 时 ,催化剂的寿命可达 160 0 0倍。     

两段催化增加国Ⅴ标准汽油产率的技术研究

开发了以FCC汽油和C4馏分的混合物为原料的烷基化-加氢脱硫/芳构化两段催化生产国Ⅴ汽油的超深度加氢脱硫新技术以及与之配套的专用催化剂,烷基化段所用催化剂为纳米Hβ-Al2O3,加氢脱硫/芳构化段所用催化剂为Co-Mo/ZMS-5-MCM-41双功能催化剂。两段催化工艺所用催化剂的装填量均为5 mL,在连续微固定床反应器中,进行两段催化工艺性能评价。实验结果表明,烷基化段工艺条件为:反应温度90℃,系统压力1.5 MPa,氢油比10,液时空速2 h-1;加氢脱硫/芳构化段工艺条件为:反应温度410℃,系统压力1.5 MPa,氢油比300,液时空速2 h-1。改质汽油的硫质量分数小于5μg/g,其辛烷值损失小于1.0,C+5质量收率大于102.0%。