苯酚与叔丁醇烷基化反应的热力学研究

采用热力学计算方法研究了苯酚与叔丁醇烷基化反应热力学,研究结果表明,苯酚与叔丁醇烷基化反应是自发进行的放热反应,反应热效应和反应平衡常数均随着温度升高而减小。在相同的温度下,与苯酚羟基上成醚反应相比,苯酚C上烷基化反应的自发进行趋势和反应平衡常数均较大。苯酚C上烷基化反应中,三取代反应的自发进行趋势和反应平衡常数均最大,二取代反应居中,一取代反应最小。与气相反应相比,液相烷基化反应放热量较大,其自发进行趋势和反应平衡常数均较大,反应以液相进行更有利。

合成叔丁基苯酚的固体酸催化反应过程研究

在固定床反应器内进行了以固体酸催化合成叔丁基苯酚实验,结果表明,制备的催化剂活性稳定性优于HY分子筛。在反应压力6.0 MPa、反应温度260℃、n(苯酚)∶n(叔丁醇)=1∶3和质量空速4.4 h-1的较佳反应条件下进行苯酚与叔丁醇烷基化反应,苯酚转化率为78.3%,2-叔丁基苯酚选择性为10.3%,4-叔丁基苯酚选择性为63.5%,2,4-二叔丁基苯酚选择性为25.1%,催化剂活性稳定时间超过530 h。在反应压力6.0 MPa、反应温度240℃、n(苯酚)∶n(甲基叔丁基醚)=1∶3和质量空速1.3 h-1条件下进行甲基叔丁基醚与苯酚烷基化反应,苯酚转化率为70.9%,2-叔丁基苯酚选择性为27.7%,4-叔丁基苯酚选择性为35.7%,2,4-二叔丁基苯酚选择性为29.7%。与叔丁醇相比,甲基叔丁基醚的苯酚烷基化活性和2,4-二叔丁基苯酚选择性均较高,但副产物较多。对于合成叔丁基苯酚,叔丁醇是较佳的烷基化试剂。

苯酚与叔丁醇烷基化固体酸催化反应动力学

在N2气流中对分子筛固体酸催化剂分别进行不同温度的热处理,然后在确定条件下进行不同质量空速的苯酚与叔丁醇烷基化反应。结果表明,由于存在外扩散阻力影响,苯酚转化率随着质量空速增大先升高后减小。反应动力学方程推导确定了考虑外扩散影响的苯酚叔丁基化反应动力学模型方程,通过参数估值确定了模型参数,模型统计检验结果显示,所建模型具有较高的模拟计算精度。比较不同温度热处理催化剂催化苯酚烷基化反应宏观反应速率常数可知,100℃处理的催化剂的催化活性较高。模型预测结果表明,外扩散有效因子随着流体空塔流速增大先快速增大,然后逐渐趋于1,当流体空塔流速达到0.53m/h时,已经消除了外扩散阻力的影响。