环己酮肟钛硅分子筛催化剂的研究进展

钛硅分子筛(TS-1)催化环己酮氨肟化合成环己酮肟的新工艺具有工艺流程简单、副产物少及无污染等特点,为己内酰胺的生产开辟了新的工艺路线;经典法合成的TS-1合成成本昂贵,合成条件苛刻,严重制约着其工业化应用;详述了TS-1的合成、改性及其在环己酮氨肟化反应中的应用研究进展,以及TS-1催化环己酮氨肟化的反应机理;在环己酮氨肟化反应中,开发廉价且高效的TS-1合成体系、工业上TS-1的分离和回收技术,以及明确其催化环己酮氨肟化的反应机理等是未来该领域的研究方向。     

钛硅分子筛TS-1合成及催化环己酮氨氧化的研究进展

钛硅分子筛TS- 1催化的环己酮氨氧化反应是一个绿色过程。介绍了TS- 1分子筛的合成、TS- 1分子筛催化的环己酮氨氧化及环己酮氨氧化与过氧化氢生产的集成。指出提高催化剂的性能、降低其生产成本是今后研究的重点 ,绿色氧化剂过氧化氢的生产与氨氧化过程的集成是今后环己酮肟生产的发展方向     

钛硅分子筛合成及其催化环己酮氨肟化反应研究进展

综述了基于钛硅分子筛/过氧化氢体系的环己酮液相氨肟化绿色工艺中钛硅分子筛TS–1的研究进展,包括传统水热合成工艺的优化、新合成方法的开发和增强TS–1传质的新策略。总结了钛硅分子筛催化环己酮氨肟化的反应机理、反应路径和催化剂再生方法。并对今后钛硅分子筛催化材料的开发和研究做出展望。     

TS-1催化环己酮氨肟化反应的研究进展

钛硅分子筛TS-1是具有MFI结构的沸石分子筛,其特点为以Ti4+取代全硅分子筛骨架中的少量Si4+,使其具有独特的催化氧化性能,尤其对于有H_2O_2或有机过氧化合物参与的一系列有机物的选择氧化反应,能够使得反应具有很高的选择性。本文综述了TS-1催化环己酮氨肟化制环己酮肟反应的基础研究和工业应用现状及存在的问题,并对其今后的研究及应用作了展望。     

TS-1分子筛在环己酮氨肟化反应中的应用

叙述了TS-1分子筛在环己酮氨肟化反应中的应用研究进展．阐述了国内外对环己酮氨肟化催化剂的研究概况及在工业化应用中所存在的问题,指出了TS-1分子筛在环己酮氨肟化反应中的应用研究主要集中在催化剂合成技术、分离和回收以及降低生产成本等方面。     

二次晶化法修饰改性钛硅分子筛及催化环己酮氨氧化反应

采用无机钛硅原料合成了钛硅分子筛TS-1,经酸处理后对合成的钛硅分子筛TS-1进行二次晶化修饰改性.用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对二次晶化后的钛硅分子筛进行表征,发现晶粒变小,钛进入了分子筛的骨架中.考察了二次晶化后的催化剂对环己酮氨氧化反应的催化性能.结果表明,二次晶化法可提高TS-1分子筛的催化性能,在氨、环己酮和过氧化氢的物质的量之比为2.0∶1.0∶1.5、催化剂用量为18 g/mol和75 ℃的条件下,反应4 h后,过氧化氢的转化率、环己酮的转化率和环己酮肟的收率分别为98.12%,97.07%和93.33%.     

应用于环己酮氨肟化反应的TS-1研究进展

环己酮氨肟化工艺是己内酰胺新技术发展的必然趋势之一,而钛硅分子筛TS-1的制备是环己酮氨肟化工艺的核心技术。但由于TS-1合成成本昂贵,合成条件苛刻,制备重复性差,制约了工业化的发展,仍需要不断的技术进步。本文针对这一主题,对环己酮氨肟化反应所需的TS-1催化剂的制备包括TS-1的改性、大颗粒TS-1的制备、复合TS-1的制备、TS-1的成型及其他的TS-1制备工艺等技术进行了系统综述。在环己酮氨肟化反应中,提高TS-1的催化活性、解决工业上TS-1的分离和回收难题、提高TS-1制备的稳定性和产量、降低成本等是未来TS-1研究的发展趋势。     

微乳条件下环己酮的氨肟化反应

针对钛硅分子筛(TS-1)催化环己酮氨肟化反应在浆态条件下进行时存在的固液分离和溶剂回收等问题,尝试采用微乳化的方法加以解决。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/水/氨水/环己酮的水包油(O/W)型微乳液作为反应介质,实现了TS-1催化环己酮的氨肟化反应。通过实验考察了反应温度及助表面活性剂(叔丁醇)的用量对反应选择性及转化率的影响。结果表明,升高反应温度,在环己酮转化率随之提高的同时,环己酮肟的选择性先升高后降低,且在65℃时达到最高;而助表面活性剂(叔丁醇)的用量对环己酮的转化率没有明显影响,却显著影响了反应的选择性。X射线衍射图和傅立叶变换红外谱图显示,所得的环己酮肟结晶度好、纯度高。     

环己酮氨氧化制环己酮肟催化材料研究进展

对应用于环己酮氨氧化制环己酮肟工艺中的催化材料进行了归纳,主要包括TS-1、含钛分子筛等,叙述了近几年来TS-1分子筛的相关成果.尽管目前TS-1催化剂已取得较大的进展,但在一定程度上仍存在着催化剂成本高、反应液与催化剂分离困难、反应液堵塞催化剂孔道导致失活的现象.基于上述问题,针对现有催化材料研究进展和工业化应用水平...     

环己酮氨肟化工艺中钛硅分子筛流失问题的研究

在TS-1分子筛催化环己酮氨肟化制备环己酮肟工艺试验中研究了催化剂流失的原因和抑制催化剂流失的方法。结果表明，催化剂流失是由催化剂的骨架硅溶解引起的，硅的流失量为50～60μg／g；通过向反应体系中连续添加助剂能有效抑制骨架硅的溶解流失，提高催化剂寿命，且不会对新工艺产生不良影响。     

TS-1催化环己酮氨氧化反应本征动力学模型

由TS-1催化环己酮氨氧化反应机理出发,分析了反应过程的特点及反应规律,根据推测的机理,建立了反应本征动力学模型.结合搅拌釜中测得的动力学数据,对动力学模型进行了参数估值及模型筛选.结果表明,假设反应合乎羟胺机理、双氧水吸附、表面反应为控制步骤时所导出的模型能较好地拟合实验数据,并满足统计检验.根据该动力学模型,通过模拟计算对部分操作条件进行了分析和优化.     

三相体系中TS-1分子筛催化环己酮氨肟化制环己酮肟(英文)

An innovative green process of producing ε-caprolactam was proposed by integrating ammoximation and Beckmann rearrangement effectively. As a first part of the new process, TS-1 molecular sieve-catalyzed synthesis of cyclohexanone oxime from cyclohexanone, ammonia and hydrogen peroxide was carried out in a batch plant. Cyclohexane was used as the solvent in the three-phase reaction system. The influences of essential process parameters on ammoximation were investigated. Under the reaction conditions as catalyst content of 2.5% (by mass); H 2 O 2 /yclohexanone molar ratio of 1.10; NH 3 /cyclohexanone molar ratio of 2.20; reaction temperature of 343 K; reaction time of 5 h, high conversion of cyclohexanone and selectivity to oxime (both>99%) were obtained. Thus, the three-phase ammoximation process showed equal catalytic activity as TS-1 but much more convenient and simpler for the separation of catalyst in comparison to the industrial two-phase system with t-butanol used as solvent.     

Catalytic mechanism and reaction pathway of acetone ammoximation to acetone oxime over TS-1

A series of two-step reactions and several special experiments were designed and carried out to discover the reaction pathway of acetone ammoximation to acetone oxime over titanium silicalites-1 (TS-1) employing 25 wt% ammonia and 30 wt% hydrogen peroxide as the ammoximation agents. The experimental results show that the acetone oxime can form even if there is no direct contact between acetone and TS-1 catalysts, indicating the hydroxylamine route may be the most important catalytic mechanism for the reaction. HPLC, GC/MS and ion chromatography characterization results show that hydrogen peroxide can oxidize acetone oxime to acetone, nitrite and nitrate in the presence of TS-1. In addition, nitrite and nitrate can form in the reaction of H₂O₂ and NH₃ over TS-1. Based on these results, a possible overall reaction pathway of acetone ammoximation over TS-1 has been proposed.     

A novel titanosilicate with MWW structure: Highly effective liquid-phase ammoximation of cyclohexanone

The liquid-phase ammoximation of cyclohexanone with ammonia and hydrogen peroxide was conducted over Ti-MWW. Ti-MWW is capable of giving both cyclohexanone conversion and oxime selectivity >99% under optimum reaction conditions. It is a highly active, selective, and reusable catalyst for the synthesis of cyclohexanone oxime in the presence of water. In comparison to other titanosilicates, Ti-MWW shows much higher catalytic activity, even superior to that of TS-1. The catalytic performance of Ti-MWW depends greatly on the operating conditions of the reaction, especially the method of adding substrates. The reason why the method of adding substrates plays such an important role in the ammoximation of ketones or aldehydes over Ti-MWW was investigated after a detailed evaluation of the reaction mechanism.     

陶瓷膜反应器中环己酮氨肟化的催化剂失活机制与再生

基于陶瓷膜反应器开发出无有机溶剂的环己酮氨肟化新工艺,探讨TS-1催化剂失活机制。采用XRD及Rietveld全谱拟合、FT-IR、N₂吸附-脱附、TGA/DSC、GC-MS等手段对TS-1分子筛的骨架结构、晶胞参数、比表面积和有机物种类进行了表征分析。结果表明,无有机溶剂的环己酮氨肟化反应过程中,存在硅流失的现象,但TS-1骨架完整,晶胞参数未明显变化;环己酮、环己酮肟及反应副产物等吸附在TS-1催化剂的表面及孔道内,使比表面积下降52.6%、孔体积减少了41.6%,是造成TS-1失活的主要原因,空气氛围中于600℃煅烧3 h,可以恢复催化剂的活性。     

TS-1催化丙酮氨氧化制丙酮肟的本征动力学研究

丙酮肟是一种优良的除氧剂.TS-1催化丙酮氨氧化合成丙酮肟是一种新型绿色工艺.借助高效液相色谱技术,研究了在TS-1分子筛催化下以氨、过氧化氢直接氧化丙酮为丙酮肟的本征反应动力学.在本实验条件下,TS-1催化剂平均粒径为200nm,内扩散可以忽略,当搅拌速度大于580 r·min-1时,外扩散已基本消除,反应进入动力学控制区;反应对于丙酮、过氧化氢和氨的反应级数分别为0.87、0.05和1.0,反应活化能为101.88 kJ·mol-1,反应指前因子为5.20×1013mol-092·L0.92·min-1.这可为TS-1催化-膜分离耦合制备丙酮肟过程开发提供基础数据.     

纳米TS-1分子筛的合成及环己酮肟化反应性能

采用预晶化后补充硅源的合成方法,在模硅物质的量比0.15条件下,合成晶粒尺寸300 nm的TS-1分子筛。考察模板剂用量和预晶化时间对分子筛合成的影响,并采用XRD、SEM、TEM、UV-vis和N2吸附-脱附对分子筛进行表征,通过环己酮肟化反应考察分子筛催化性能。结果表明,相对于传统法合成的TS-1分子筛,采用预晶化补硅法合成的TS-1分子筛具有较大的比表面积和介孔体积,而且其非骨架钛含量减少,能够有效地提高环己酮肟化反应的转化率、选择性和催化剂寿命。     

混合型TS-1/CNF催化剂的过滤性能及催化活性

纳米碳纤维（CNF）是一种新型的碳基催化剂载体。采用机械湿混的方式制得了混合型钛硅分子筛/纳米碳纤维（TS-1/CNF）催化剂,研究了其在水相体系中的过滤性能,以及在环己酮氨氧化反应中的催化活性。与单独TS-1相比,混合型TS-1/CNF催化剂的团聚体宏观尺寸较大,CNF交织形成的大量大孔非常有利于液体的穿透,使得TS-1/CNF催化剂具有良好的过滤性能,因而可改善TS-1在水相体系中的分离问题。SEM观察显示,CNF具有独特的长纤维结构以及较大的外表面,为TS-1微粒提供了较多的附着点,使得TS-1能均匀分布在CNF表面上。TS-1颗粒与直径处于相同尺度的CNF之间可能存在着较强的分子间作用力、静电作用力及疏水作用力,可避免分散和过滤过程中两者的分离。混合型TS-1/CNF催化剂上环己酮氨氧化反应的结果表明,环己酮的转化率接近100%,环己酮肟收率达98.4%,与纯TS-1的催化活性相当。     

Ammoximation of ketones on titanium silicalite. A study of the reaction byproducts

In the new EniChem process cyclohexanone oxime is directly synthesized by ammoximation of cyclohexanone with ammonia and hydrogen peroxide on titanium silicalite catalyst. The ammoximation reaction is suitable for the synthesis of several oximes by reaction of the corresponding ketones with ammonia and hydrogen peroxide on titanium silicalite. New results on ketones ammoximation and on reaction byproducts are reported. The effect of some reaction parameters on the oxime yield and on byproducts formation is discussed.