钛硅分子筛催化丙烯液相环氧化制环氧丙烷的研究

摘要

TS-1分子筛催化丙烯的环氧化反应采用H2O2作为氧化剂，因其反应条件温和、反应速度快、选择性高、过程无污染等优点，近年来受到越来越多研究者的重视，是一种极有希望替代老工艺实现工业生产环氧丙烷(PO)新方法。
　　 本课题以正硅酸乙酯为硅源，钛酸四丁酯为钛源，四丙基氢氧化铵为模板剂，采用水热合成法制备TS-1分子筛催化剂。利用X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR))和扫描电镜(SEM)等方法对催化剂的结构和形貌进行表征。研究了所合成的TS-1分子筛清洁催化丙烯环氧化的性能。
　　 以甲醇为溶剂、双氧水为氧化剂，在於浆反应器中对TS-1催化丙烯环氧化的反应条件进行了优化。并且首次把反应液中环氧丙烷的浓度作为催化剂性能的考查指标。最优条件为:1.5gTS-1，150mL甲醇，25mL30wt.％H2O2，55℃，0.2MPa，反应时间1h，1L/min丙烯，搅拌速度500r/min。在优化条件下，双氧水的转化率达到94.4％、其有效利用率达到88.8％，环氧丙烷选择性为98.7％、收率为87.6％，反应体系中环氧丙烷浓度为8.6％。
　　 经过对反应设备的改造，在於浆反应器中实现了丙烯环氧化的连续反应。并对制备的TS-1催化剂的稳定性进行了考查。结果表明:在实验条件下该催化剂运行160小时催化活性仍保持较高，表明催化剂具有很好的稳定性，双氧水的转化率为90.3％、有效利用率为83.4％，环氧丙烷的选择性为99.6％、收率为83.0％，反应体系中环氧丙烷的浓度为8.1％。达到了中试放大实验的预期要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 环氧丙烷

1．1．1 环氧丙烷的性质及用途

1．1．2 环氧丙烷生产现状

1．2 钛硅分子筛的合成与应用

1．2．1 钛硅分子筛的合成方法

1．2．2 水热合成钛硅分子筛的影响因素

1．2．3 钛硅分子筛的应用

1．3 钛硅分子筛的常用表征方法

1．3．1 紫外漫反射光谱(UV-Vis)

1．3．2 X-射线粉末衍射(XRD)

1．3．3 X-射线光电子能谱(XPS)

1．3．4 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)

1．3．5 拉曼光谱(Raman)

1．3．6 扫描电子显微镜(SEM)

1．3．7 NH3程序升温脱附(NH3-TPD)

1．3．8 热失重分析法(TGA)

1．4 本课题意义及研究内容

第二章 催化剂制备及表征

2．1 实验试剂及仪器

2．2 TS-1催化剂的合成

2．3 钛硅分子筛的表征方法

2．3．1 X射线粉末衍射分析(XRD)

2．3．2 傅里叶红外光谱(FT-IR)

2．3．3 紫外漫反射光谱(UV-Vis)

2．3．4 扫描电子显微镜(SEM)

2．3．5 N2的物理吸附测试

2．4 不同SiO2／TiO2摩尔比所合成TS-1的表征结果

2．4．1 FT-I R

2．4．2 XRD

2．4．3 UV-vis

2．4．4 SEM

2．5 TS-1的改性处理

2．6 小结

第三章 TS-1催化丙烯环氧化的间歇反应研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂与仪器

3．1．2 丙烯环氧化试验方法

3．1．3 丙烯环氧化产物的分析方法

3．1．4 TS-1催化性能的评价指标

3．2 结果与讨论

3．2．1 反应时间

3．2．2 反应温度

3．2．3 反应压力

3．2．4 搅拌速度

3．2．5 双氧水用量

3．2．6 催化剂用量

3．2．7 溶剂种类

3．2．8 助剂种类

3．3 小结

第四章 TS-1催化丙烯环氧化的连续反应研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂与仪器

4．2．2 实验方法

4．2．3 丙烯环氧化连续反应装置主要部分的作用

4．2．4 丙烯环氧化连续反应的具体步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 物料停留时间

4．3．2 催化剂的稳定性

4．4 小结

结论和展望

参考文献

攻读硕士期间取得的成果

致谢