环己基苯合成与催化技术研究进展

环己基苯(CHB)是一种高价值精细化工中间体,可作液晶显示器的基础材料、柴油燃料的调和组分和锂电池的防过充保护剂。介绍了合成CHB的三条合成路线以及所用的催化体系,总结了金属-酸调控的常用策略,指出对关键中间体环己烯及碳正离子的生成与转化、金属周围酸密度调控及匹配阈值探究、均相催化剂的非均相化是原子尺度上精确构筑与调控催化剂活性位的重要应用,是实现金属-酸双功能催化剂高效一步法苯加氢合成CHB工业应用的关键基础与研究方向。通过对苯与环己烯(CHE)烷基化反应的阐述,总结了传统烷基化催化剂、离子液体催化剂及固体酸催化剂的优、缺点。阐述了近年来联苯选择性加氢催化剂的研究进展及反应工艺条件。

环己基苯选择性氧化制环己基苯过氧化物

以N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为催化剂,环己基苯过氧化氢(CHBHP)为添加剂,研究了环己基苯(CHB)在无溶剂条件下选择性氧化制备CHBHP的工艺。考察了NHPI和CHBHP用量、反应温度、氧气流速及反应时间对CHB氧化反应制备CHBHP的影响,并优化了工艺条件。结果表明:在反应体系中加入CHBHP可以提高NHPI的溶解度,提升CHB氧化效率;在CHB用量为100 mL、温度为100℃、氧气流速为80 mL/min、5%CHBHP、0.5%NHPI的条件下反应3 h,CHB转化率可达21%,CHBHP选择性为99%。

Hβ分子筛负载非贵金属催化苯加氢烷基化制备环己基苯

以Hβ酸性分子筛作为烷基化活性组分,负载非贵金属Ni、Co、Cu为加氢活性组分,制备一系列不同非贵金属负载量的双功能催化剂,采用N2物理吸附、CO脉冲吸附、NH_(3)-TPD、吡啶红外、TEM等手段对其进行表征,在苯加氢烷基化反应中筛选出适宜的非贵金属组分并考察金属负载量对催化剂反应性能的影响。结果表明:Ni、Co和Cu的负载使Hβ分子筛中强酸量减少并产生一定量的强酸中心,Ni/Hβ催化剂由于具有较多的B酸酸量更有利于苯加氢烷基化反应;在相同的条件下催化苯加氢烷基化反应,Cu/Hβ催化剂无催化活性,金属负载量相同的Ni/Hβ催化剂比Co/Hβ催化剂的催化活性高;在氢气压力2.5 MPa、反应温度200℃、反应时间3 h的条件下,2%Ni/Hβ催化剂作用下苯加氢烷基化反应的苯转化率为38.4%、环己基苯选择性为72.6%、环己烷选择性为5.8%、二环己基苯的选择性为8.9%。

金属氧化物催化环己基苯过氧化反应的研究

环己基苯的过氧化是环己基苯法生产苯酚、环己酮工艺中最重要的一步反应。该文考察了4种金属氧化物对环己基苯过氧化反应的催化活性,反应温度>383 K时,以环己基苯转化率为指标,4种催化剂活性大小顺序为:MnO2>CuO>CaO>ZnO。研究了以MnO2为催化剂时反应温度和催化剂用量等不同因素对环己基苯催化过氧化反应的影响,得出了优化的反应条件为:常压,反应温度393 K,催化剂用量0.01 g,通氧速率100 mL/min,反应时间10 h,在该条件下,环己基苯的转化率和过氧化氢环己基苯的选择性分别为33.58%和80.09%。

环己基苯催化氧化合成苯酚和环己酮

以环己基苯和氧气为原料,经氧化反应合成了环己酮和苯酚;考察了催化剂和溶剂种类对反应的影响,并对反应条件进行了优化;分别用气相色谱仪和气质联用仪对产物进行定量和定性分析。实验结果表明,对于该反应,N-羟基邻苯二甲酰亚胺是较好的催化剂,乙腈是合适的溶剂;优化的反应条件为:氧压1.1 MPa,75℃下反应3 h。在此条件下,环己基苯的转化率为40.2%,环己酮和苯酚的选择性分别为95.6%和98.4%。催化剂和溶剂可循环使用。过高的反应温度和氧压会导致副反应的发生,副产物主要为1-苯基环己醇、苯戊酮和苯己酮。

苯加氢烷基化合成环己基苯催化剂研究

以分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备具有双功能的分子筛催化剂。以苯为原料,在双功能催化剂的作用下采用加氢烷基化的方法合成环己基苯(CHB)。考察了不同载体酸性、反应温度、氢气压力和催化剂的金属担载量等因素对反应的影响。实验结果表明:Ru/Hβ双功能催化剂为最佳的催化剂,最佳反应条件为:2.5 MPa氢气压力,200℃下反应4 h。在此条件下苯的转化率可达67.6%,CHB的选择性可达47.8%。催化剂的金属活性和酸性是苯加氢烷基化的关键。

环己基苯氧化-分解联产苯酚和环己酮技术的研究进展Ⅱ.环己基苯氧化-分解制备苯酚和环己酮

苯通过加氢烷基化反应制备环己基苯(CHB),再经氧化-分解反应可同时得到苯酚和环己酮,是近年发展起来的苯酚和环已酮生产的新途径。综述了该技术国内外研究开发的进展,重点介绍了CHB氧化和分解过程的反应化学、催化机理、催化剂、工艺条件及工艺流程等。对该技术的发展趋势进行了展望,并对国内研发工作提出了建议。

环己基苯过氧化反应机理与动力学研究

在100~115℃的温度内,以一定含量的环己基苯过氧化氢为引发剂,在排除传质的条件下考察了引发剂浓度和温度对环己基苯液相过氧化的影响。结果发现环己基苯的转化率和环己基苯过氧化氢的选择性受温度影响较大,但是过多的引发剂对反应并不能起到促进加速作用。分析了环己基苯过氧化的自由基反应机理,构建出了相应的反应路径,建立了环己基苯液相过氧化反应的表观动力学模型。模型预测结果与实验数据吻合良好。动力学模型参数表明生成环己基苯过氧化氢的主反应过程是一个零级反应。研究结果有利于深化对环己基苯过氧化反应机理的认识,也可为工业反应器的设计和优化提供基础参数。

Pd/Hβ双功能催化剂上苯加氢烷基化合成环己基苯

采用浸渍法制备了Pd/Hβ双功能催化剂,并用其催化苯加氢烷基化反应合成环己基苯,考察了反应温度、反应时间、氢气压力、载体的酸性和催化剂的金属担载量对反应的影响.结果表明,在2.5MPaH2、200℃和3h的条件下,苯的转化率为24.3%,环己基苯的选择性为88.0%.金属活性位与酸性位之间的平衡是苯加氢烷基化反应的关键.同时,探讨了苯的加氢烷基化反应机理.

苯加氢烷基化制环己基苯催化剂的制备与工艺条件的考察

采用等体积浸渍法制备了Ni-Cu/Hβ双功能催化剂,采用XRD、N2吸附-脱附、TEM和NH3-TPD方法对催化剂进行了表征,并将其用于催化苯加氢烷基化制备环己基苯的反应,考察了催化剂的制备条件(Ni负载量、Ni和Cu的来源、助催化剂的种类)和反应条件(反应时间、反应温度、氢气压力、催化剂用量)对反应的影响。实验结果表明,适宜的催化剂制备条件和反应条件为:Ni和Cu的来源分别为乙酸镍和硝酸铜、负载量分别为4%(w)和0.2%(w);反应温度210℃、氢气压力2 MPa、反应时间1 h、催化剂用量5%(w)(基于苯的质量)。在此条件下,苯的转化率可达57.74%,环己基苯的选择性可达71.38%。催化剂的金属活性位和酸性是苯加氢烷基化的关键因素。

咖啡渣基新型氮杂化炭材料制备与催化环己基苯氧化

将咖啡渣在氨气氛中高温热处理,制备氮杂化炭材料。采用X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附-脱附(BET)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)等方法对其进行表征,采用X射线光电子能谱(XPS)测定其掺氮量,并将其用于催化氧化环己基苯(CHB)合成苯酚和环己酮,考察了咖啡渣的热处理温度和反应条件(O2压力、反应温度和时间)对上述反应的影响。结果表明,700℃氨气氛中制备的咖啡渣基氮杂化炭材料(NC-700)具有较好的催化性能,其中所含石墨氮杂化结构对形成催化活性中心起重要作用;以NC-700为催化剂,在130℃、0.9 MPa O2分压下反应4h,CHB转化率为18.3%,环己酮和苯酚的选择性分别为81.8%和70.7%。NC-700循环使用10次,其催化性能没有明显变化。表明NC-700是可用于CHB氧化合成苯酚和环己酮的性能稳定、易回收利用、无污染的新型催化剂。

环己基苯的合成研究进展

环己基苯是一种重要的化工中间体,可用作锂离子电池的防过充剂,是一种附加值大、市场潜力巨大的精细化学品,目前国内尚未形成规模化生产。介绍了环己基苯的3条合成路线,包括苯加氢烷基化、联苯部分氢化,以及苯与烷基化试剂的傅克烷基化反应。其中,使用离子液体催化苯和烷基化剂的烷基化反应可以得到很高的环己基苯选择性和收率,离子液体的重复使用性和高效催化性能使其成为一种高效环保的绿色溶剂,此方法被认为是适合大规模生产环己基苯的最具发展前景的合成路线。

离子液体催化苯与环己烯的烷基化合成环己基苯

为了提高苯和环己烯烷基化反应的收率,先考察了不同离子液体对反应的影响,确定以盐酸三乙胺与ZnC l2形成的离子液体为催化剂活性最高,然后考察了它的用量、苯和环己烯的摩尔比、反应时间、原料中的水含量等因素对苯与环己烯烷基化反应的影响。实验结果表明,离子液体的催化活性与其酸强度密切相关,只有在酸性条件下离子液体对苯与环己烯的烷基化反应才有催化活性。在催化剂用量x(离子液体)=4%,n(苯)/n(环己烯)=15、反应温度为80℃及常压反应条件下,环己烯的转化率达100%,环己基苯的选择性可达到89.63%。离子液体催化剂可重复使用,活性基本没有降低。

基于吡啶类离子液/对甲苯磺酸双组份催化合成环己基苯

采用对甲苯磺酸和吡啶盐类离子液体形成的双组分催化剂催化苯和环己烯合成环己基苯,该工艺具有反应条件温和、易操作、无污染和收率高的特点。主要考察了离子液体种类、反应时间、反应温度、催化剂用量、反应物配比及催化剂的循环使用次数等因素对反应收率的影响。通过单因素优选法确定了最佳反应工艺:离子液体为N-甲基吡啶硫酸甲基盐、反应时间40 min、反应温度为60℃、双组份催化剂(对甲苯磺酸/(N-甲基吡啶硫酸甲基盐(w/w)=1:1)用量为反应底物的7.4%(wt)、苯和环己烯的质量比为12.5:1、催化剂循环5次以上仍然具有很高的活性。在最佳反应工艺条件下,环己基苯的收率为99.5%,气相分析纯度为99.9%。

离子液体催化合成环己基苯反应液的内标法测定

建立了以正癸烷为内标物,采用气相色谱法对离子液体催化合成环己基苯的反应液进行定量分析方法.分别绘制了苯和环己基苯的标准曲线,相关系数均在0.999以上.分析结果表明：苯和环己基苯含量测定的相对误差不超过5.2%,回收率在97.96%~105.13%之间,苯和环己基苯的精密度分别为1.60%和1.62%.该定量分析方法稳定可靠,符合检测要求.

硅铝源对Ni-Pd-La/Hβ催化苯制环己基苯的影响

用不同的硅、铝原料,通过水热晶化法合成Hβ分子筛,再以Hβ分子筛为载体,用浸渍法制备了Ni、Pd、La负载型多功能催化剂。采用XRD、BET、NH_(3)-TPD、HR-TEM等手段对催化剂进行了表征,并将其用于催化苯(BZ)加氢烷基化制备环己基苯(CHB)。结果表明:相比于用硅溶胶和NaAlO_(2)为硅、铝源经典方法所合成Hβ-3(25)(25代表Si/Al物质的量比为25,下同)制备的催化剂4%Ni-0.2%Pd-3%La/Hβ-3(25)(HAC-3,其中,百分数为金属单质质量与Hβ质量之比,下同),以正硅酸四乙酯和金属铝粉为硅、铝源,所合成Hβ分子筛[Hβ-2(25)]制备的催化剂4%Ni-0.2%Pd-3%La/Hβ-2(25)(HAC-2)对BZ加氢烷基化制备CHB反应具有较高活性和CHB选择性。重复使用过程中HAC-2(25)呈现较好的稳定性。表征分析发现:HAC-2(25)优越性能源自Hβ-2(25)有着较高的比表面积,且铝原子在Hβ-2(25)骨架中分布更均匀。以HAC-2(25)为催化剂、在210℃、2.0 MPa H_(2)条件下反应90 min,BZ转化率可达46.8%,CHB的选择性可达79.6%。催化剂重复使用10次后,活性下降2.0%,表面积炭率只有0.21%。

环己基苯氧化-分解联产苯酚和环己酮技术的研究进展Ⅰ.苯加氢烷基化制备环己基苯

苯通过加氢烷基化反应制备环己基苯,再经氧化-分解反应可同时得到苯酚和环己酮2种重要化工原料,是近些年发展起来的生产苯酚和环已酮的新途径;该工艺与传统异丙苯氧化生产苯酚方法相比,副产了高附加值的环己酮,解决了丙酮生产过剩的问题。比较了苯加氢烷基化、环己烯与苯烷基化和联苯选择加氢制备环己基苯3种方法,重点对苯加氢烷基化所涉及的化学反应、催化机理、双功能催化剂、反应工艺及流程的研究进展进行概述。并指出了该技术存在的问题,对其今后的发展提出了建议。

Br?nsted和Lewis酸催化苯/环己烯制备环己基苯的烷基化研究

环己基苯是一种高沸点的有机渗透剂和溶剂,也是重要的有机合成中间物质;同时环己基苯也被广泛应用于化工领域,如电池电解液添加剂等.通过苯/环己烯烷基化反应生成环己基苯是一种好的策略.本文采用多种Brønsted和Lewis酸作为催化剂,对苯/环己烯制备环己基苯的烷基化反应进行了系统的研究,同时对反应温度、反应时间以及反应物原料比等工艺条件进行优化.试验结果表明,采用无水AlCl3催化合成环己基苯的收率可高达90%.

不同分子筛负载Pd催化剂催化苯加氢烷基化制备环己基苯

以不同分子筛为载体,采用浸渍方法制备了一系列Pd/分子筛催化剂,采用XRD、NH3-TPD、BET和SEM表征方法对不同分子筛进行表征,并考察了低温下不同分子筛酸性和孔结构对Pd/分子筛催化剂催化苯加氢烷基化制备环己基苯(CHB)性能的影响。结果表明:苯加氢烷基化反应的催化性能受不同分子筛酸量和孔结构的影响,以小孔道、高酸量的HZSM-5、H-IM-5分子筛和大孔道、低酸量H-RZM的分子筛为酸性组元的Pd/分子筛催化剂,苯转化率(<16%)和环己基苯选择性较低(<45%);以大孔道、适中酸量的HBETA和HMCM-49分子筛为酸性组元的Pd/分子筛催化剂,苯转化率和环己基苯选择性明显提高,可分别达36.61%、62.85%和34.69%、71.55%;HY分子筛具有较开阔的孔道、较高酸量,Pd/HY催化苯加氢烷基化反应的苯转化率(48.63%)和环己基苯选择性最高(82.94%),是较为合适的低温苯加氢烷基化反应的酸性组元。

苯加氢烷基化制备环己基苯催化剂的研制及其应用

以β分子筛为载体采用等体积浸渍法制备双功能复合催化剂,并用于苯加氢烷基化制备环己基苯的反应。采用X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、程序升温脱附(TPD)及高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)对催化剂组分间的协同催化作用进行考察。并在固定床反应装置上评价了所制备的催化剂活性和稳定性。结果表明:在Ni/Hβ双功能催化剂中掺入不同金属助剂可调控催化剂表面的负载组分颗粒大小、活性分散度、B/L酸比例,以及金属催化加氢功能和酸催化烷基化功能的匹配。以4%Ni-0.2%Pd-3%La/Hβ(均为质量百分数以β分子筛质量为基准)为催化剂,在220℃、H2的GHSV为2 500 h-1、苯的LHSV为2.0 h-1条件下,苯转化率达34.44%,环己基苯选择性为74.67%,催化剂性能在240 h内没有明显下降。