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化工进展
1230
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
2010年第29卷第7期
研究开发
osososovoovos
固体酸碱性质对丙酮缩合生成异佛尔酮反应的影响
谢丽莎,陈霄榕
(河北工业大学化工学院,天津300130)
摘要:采用共沉淀法制备镁铝酸碱复合氧化物催化剂,考察了固体酸碱性质对丙嗣缩合生成异佛尔酮反应的影
响。利用CO2和NH3程序升温脱附法对催化荆的酸碱性进行了表征,结果表明镁铝酸碱复合氧化物具有弱酸和
弱碱中心,催化活性测试结果衰明催化剂表面酸量约为0.,21mmol/g,碱量约为0.015molg时催化判表现較好
的活性。
关键词:异佛尔酮;丙酮;共沉淀法;镁铝酸碱复合氧化物;固体酸碱性质
中图分类号:O622.4
文献标识码:A
文章编号:1000-6613(2010)07-1230-06
Effect of solid base properties on acetone condensation to isophorone
over MG-AL-O catalvst
XIE Lisha, CHEN Xiaorong
( School of Chemical Engineering and Technology, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China
Abstract: A series of Mg-al acid-base compounds were prepared by coprecipitation method, and the
effects of solid base and acid properties on the catalytic performance were studied. CO2-TPD and
NH3-TPD results showed that the prepared Mg-al compounds have both were weak acid and weak
basic sites. The catalyst exhibited the best activity for acetone condensation to isophorone when the acid
amount was 0. 21 mmol/g and the basic amount was 0.015 mmol/g
Key words: isophorone; acetone; coprecipitation; Mg-al acid-base compound; solid base and acid
properties
异佛尔酮( isophorone,ISO)化学名为3,5,
等缺点,因此寻找合适的催化剂以改善上述不足已
三甲基-2-环己烯-1-酮,分子式为C9H14O,相对分成为目前研究的主要内容。此工艺最早采用铝酸镁、
子质量为138.21,外观为无色或淡黄色透明液体,氧化锌-氧化铋或氧化钙-氢氧化钙等碱性催化剂
是丙酮化学中的第一代衍生物,具有较高沸点、很但丙酮的转化率和异佛尔酮的选择性都不高。20世
低吸湿性、微小蒸发速度和突出的溶解能力等特点,纪90年代后,国内外学者对气固多相催化缩合法进
是高分子材料的良好溶剂,还是部分医药、增塑剂行了大量的研究,提出了采用多种碱性催化剂?
及润滑剂的中间体,在塑料、农药、医药、涂料等工及酸碱复合固体催化剂8?应用于合成异佛尔酮的
业中具有广泛的用途-
研究设想和方法
由丙酮合成异佛尔酮的方法以丙酮缩合法为
本研究采用共沉淀法制备镁铝酸碱复合氧化
主。按接触状态又可分为液相缩合法和气固相催化物作为丙酮缩合生成异佛尔酮的催化剂,并以CO
缩合法叫。后者具有催化剂易制备、后处理简单、
无污染,反应器为固定床、易放大等优点,非常适
收稿日期:2009-12-28;修改稿日期:201001-20。
合大型连续工业化生产。但由于以往的催化剂具有
第一作者简介:谢丽莎(1984),女,硕土研究生。联系人:陈霄
榕,酮教授,研究方向为绿色化工与工艺。电话02260204697;B-mail
成本高、寿命短、再生困难、异佛尔酮的选择性低xrch@hebut.edu.cn
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第7期
谢丽莎等:固体酸碱性质对丙酮缩合生成异佛尔酮反应的影响
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和NH3升温脱附(CO2-TPD、NH2-TPD)为表征手盐酸吸收,以酚酞为指示剂,再用NaOH稀溶液滴
段,考察固体酸碱性质对丙酮缩合生成异佛尔酮反定,测量样品的酸量。CO2-TPD时,脱附尾气用
应的影响,并推测催化剂作用下此反应的机理,从NaO稀溶液吸收,用数字酸度计分别测定脱附尾
而为酸碱复合固体催化剂在该反应中的开发应用提气吸收前后的pH值,计算样品的碱量。
供一定的理论依据。
采用 Perkin Elmer公司生产的 Diamond
1实验部分
TG/DTA热重分析仪进行 TG/DTA分析。样品置于
热天平上,采用空气作为载气,气体流速为100
原料与试剂
mL/min,以升温速率为10℃/min的程序升温加热
丙酮、氨水、Mg(NO)h6H2O:AINO3):9H120;至600℃并达到稳定,同时记录热失重速率。
分析纯,天津市江天化工技术有限公司。
采用荷兰帕纳科公司生产的 K'pert Pro型多晶
,2催化剂的制备
粉未衍射仪对催化剂进行物相分析,CoKα靶
采用共沉淀法制备镁铝酸碱复合氧化物催化(2=13789,1A-0.1m)为辐射源,石墨单色滤
剂。按一定镁铝比(摩尔比,全文同)称取一定光片,狭缝Ss/ds=1,RS0.15mm,管电压45kV,
量的硝酸镁和硝酸铝溶于蒸馏水中,配制成一定
电流30mA,计数器SC,扫描范围50~90°。连续
溶液在(40t2)℃,并于一定搅拌速度下向溶液扫描方式,扫描速度8/mim,步长0.0330
中逐滴加入一定量NHHO。待氨水滴加完毕后,2结果与讨论
将溶液升温至100℃,保温4h,再于常温下静置
2h,抽滤,滤饼在80℃烘箱中干燥过夜,在马电2.1镁铝酸碱复合氧化物催化剂的结构与酸碱性
炉中空气气氛下500℃焙烧4h。破碎至粒径为
对未焙烧样品进行热分析,将未经焙烧的干燥
0.45~0.90mm,待用。
催化剂样品[a(Mg):n(Al)-2:]进行TG-DTA分
1.3催化剂的评价
析,结果如图1所示
本实验以丙酮气固相合成异佛尔酮的反应为
由图1TG曲线可知,样品从18~800℃总失
研究对象,采用固定床反应器对催化剂进行活性评重为59,3%,质量变化主要发生在600℃以下,主
价。在清洁的反应管中装入260g(4mL)待测催要集中在340~500℃C。加热温度超过60℃时,
化剂(0.45~0.90mm),以10℃/min的程序升温
样品基本不再随温度升高而失重。在DTA曲线中,
速率从室温加热至反应温度300℃。通过微量计量90℃左右出现一个较宽的吸热峰,与此相对应的
泵调节丙酮进料量为0.1mL/min,开始反应。每隔是吸附水的脱附:220℃左右出现一个较小的吸热
1h取样并进行气相色谱分析。