碳基对甲苯磺酸催化剂在烷基化反应中的研究.pdf

第39卷第期
2010年2月
C ntemporary Chemical Indstry
February, 2010
碳基对甲苯磺醱催化剂在烷基化反应中的研究
杨光,王雷波2
(1.辽宁石油化Tに大学,辽宁抚顺113006;2.中国石油抚顺石化公司,辽宁抚顺113008)
摘
要:利用可溶性淀粉和对甲磺酸混合物的部分炭化制备了碳基对甲苯磺酸催化剂,研究
了该催化剂在苯与1ー十二烯烷基化反应中的催化性能,考察了催化剂的处理温度、苯烯摩尔比、反应
时间、催化剂的质量分数等因素对烷基化反应的影响以及催化剂的再生性能。结果表明:该催化剂在
苯与1-十二烯烷基化反应中具有较好的催化活性和可再生性。在催化剂的处理温度为200℃、苯与
l-十二烯的摩尔比为8,催化剂的质量分数5%和回流反应2.0h的条件下,l-寸二烯的转化率为
94.3%,LAB的选择性为95.0%,2-LAB的选择性为75.0%
关键词:可溶性淀粉;对甲萃磺酸;嶍体酸;再生;烷基化
中分类号:'YQ645.36文献标识码:A文覃编号:167-0460(2010)01-005-04
线性烷基苯(LAB)是生产可生物降解阴离
实验部分
子表面活性剂的重要原料,传统的均相催化剂
HF或AIC]生产工艺在节能减排和绿色环保方
1.1试剂及仪器
面存在许多弊端。因此,用环境友好的固体酸
十二烯(工业级,北京华威锐科化工有限
催化剂取代催化剂具有重要的意义。已见报道的
公司);苯(分析纯,沈阳市派尔精细化工.制品
催化剂有沸石、粘土、杂多酸(HPA)、氨基磺酸、
厂);可溶性淀粉(分析纯,沈阳市东兴试剂厂)
硫酸根化的氧化镨、离子液体和 WO/Zro2例等
对甲萃磺酸(分析纯,天津市光复精细化工研究所)。
也存在催化活性低、价格品贵、活性低和反应条
GZX-9146MBE数显鼓风于燥箱型(上海博
件苛刻等缺陷。因此现在的大量工作是开发用于
迅实业有限公司医疗设备厂);带有CuKa辐射
烷基化反应的高效、持久、可循环和环境友好的
源的日本理学D/max2500型X射线衍射仪(日
固体酸催化剂。最近,碳基周体强酸被越来越引
本);SX2-4-10型箱式电阻炉,沈阳市电炉厂
1002型气相色谱仪(上海分析仪器厂)。
起重视0
这种新型催化剂可通过不完全炭化磺酸基1,2催化剂的制备
在500mL的烧杯中分別加入25.0g淀粉和
芳烃而得到连有磺酸基多聚芳烃的结构。碳基固
5.0g对甲苯磺酸,加热下用蒸馏水溶解,冷却至
体强酸的制备过程简单,具有很高的酸密度以及
室温后,在200℃下碳化10h,冷却至室温,研磨
稳定性,在绿色化工过程中具有很大的应用的潜
至60目的粉末,即得到碳基固体强酸催化剂。用
力,已经在 Beckmann重排、酯化、水解、烷基化等
NaOH(0.01moML)电位滴定鸂定碳基固体强酸
过程中得到广泛应用、本文利用可溶性淀粉和
中的一SOH含量。
对甲苯磺酸混合物的部分炭化制备了新型碳基
对甲苯磺酸圊体酸催化剂,考察了其在苯和1.13烷基化反应和产品分析
萃与
烯的液相烷基化反应在装有
十二烯液相烷基化反应中的催化性能,研究取得
流冷凝管的圆庶烧瓶中和常压下进行,反应结束
了较好的结果。
后离心分离,水洗上层有机相,分离干燥。用标准
收稿日期:2010-01-20
作者简介:杨光(1978-),女,工程士,2001年毕业于道宁石油化工大学环保专业,主要从事环保管理工作。
当代化工
第39卷第1期
样品进行定性分析,用装有OV-101毛细管歧化反应所致。
(50mx0.25mmx0.25um)和氢火焰(FID)的2.3催化剂处理温度对烷基化反应的影响
1002气相色谱仪分析反应物的组成,柱温为180
以对甲苤磺酸质量分数为5%‰的碳基对甲萃
C,进样器温度为210℃,反应物、产物的质量分磺酸固体酸为催化剂,苯烯摩尔比为8,反应时间
数直接通过峰面积归一法得到9。
为120min的条件下,研究了催化剂处理温度对
2结果与讨论
烷基化反应的影,结果见图3
2.1催化剂的表征
酸一碱电位滴定测定的碳基对甲苯磺酸催
化剂中SOI含量为139 moles图1表明宽弱
衍射峰(20=10~35°)对应芳香碳薄层组成的无
定形碳。
催化剂处理温度℃
x
图3催化剂处理温度对转化窣和选择性的影响
Fig 3 The eftect of the calcination temperature of catalyst
on conversion and selectivity
图3结果表明催化剂最佳处理温度为200
℃,小于或大于200℃时催化剂的催化效果均低
0!020304050f07080
于200C时处理的催化剂,原因是处理温度对催
化剂的酸性的影响,在200℃时催化剂的酸性达
图1碳基固体强酸催化的XRD图
rig.] The XRD spectra of carbon based solid acid catalyst
到了最大值
2.2反应时间对烷基化反应的影响
2.4苯烯摩尔比对烷基化反应的影响
以200℃温度下处理的、对甲苯磺酸质量分
以200℃处理的、对甲苯磺酸质量分数为
数为5%的碳基对甲苯磺酸冏体酸为催化剂,苯
%的碳基对甲苯磺酸固体酸为催化剂,反应时间
烯摩尔比为8的条件下,研究了反应时间对烷基为120min的条件下,研究了萃烯摩尔比对烷基
化反应的影响,结果图2。
化反应的影响,结果见图4。
100
80
60
AB
LAB
」20150180
反应时间/mir
图2反应时间对转化率和选择性的影响
图4苯烯摩尔比对转化率和选择性的影响
Fig. 2 The effect of the reaction time on conversion and
Fig. 4 The effect of molar ratio of benzene and olefin om
selectivity
conversion and selectivity
?2结果表明最佳反应时间为120min,120
图4结果表明,苯烯摩尔比对1-十二烯的
min后的1-十二烯的转化率增幅不明显,LAB转化率的影响不像其他操作条件的影响那么的
和2-LAB的选择性都有明显的下降趋势,造成大,但对LAB选择性和2-LAB选择性的影响很
这一结果的原因可能由单烷基苯的烷基转移和大。当苯烯摩尔比低于8时,反应体系中1-十