SPU-WZ分子筛结构改性及其催化异丙醇产异丙醚的研究

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异丙醚(IPE)可以作汽油添加剂,解决含铅汽油问题,也可作化学工业上的溶剂,与异丙醇(IPA)混合溶解纤维,同时可以处理煤气厂污水来解决水污染问题。它可应用到医药中间体,也可应用至煤制溶剂或者制备生产香料等工业中。另外,异丙醚还可应用于腈纶硫氰酸钠的一步法萃取回收等。在一定条件下,它也可作为生产乙醇的一条可行的工艺路线。近年来,随着人们对异丙醚的优异性能的认识,为异丙醚的发展带来机遇。分子筛催化异丙醇分子间脱水制备异丙醚效果优良,本文研究了五种酸和过渡金属氧化物对SPU-WZ分子筛进行了孔道结构、酸强度和酸量的修饰。探究出其催化异丙醇分子间脱水制备异丙醚反应的最优改性条件。研究结果表明:HY、SPU-WZ、ZSM-5和SAPO-34四种分子筛对于催化异丙醇制备异丙醚的反应,其中SPU-WZ分子筛的催化效果最好,主要由于SPU-WZ型分子筛催化剂B酸含量中等,同时其12元环的孔径更适于此反应,异丙醇的转化率和异丙醚选择性均比较高,反应的最佳工艺条件为:异丙醇30 mL,SPU-WZ 0.5 g,反应温度180℃,反应时间4 h。异丙醇转化率最高为47.49%,异丙醚的选择性最高为95.89%;催化剂的催化活性既与其孔道大小、结构有关,又与其酸性和酸量大小有关。不同酸改性SPU-WZ分子筛可以溶解其非骨架上的铝和孔道中的非晶态成分,从而增加微孔数量和比表面积,提高其催化性能,其中柠檬酸改性效果最好,最佳反应条件为:异丙醇30 ml,分子筛0.5 g,反应温度180℃,反应时间4 h,此条件下异丙醇的转化率为47.92%,异丙醚的选择性为95.97%。过渡金属氧化物改性SPU-WZ分子筛则会中和部分酸性中心,从而有效降低其酸性,同时易阻塞孔道,导致其比表面积、孔容、孔隙尺寸减小,其中氧化铁改性后的SPU-WZ分子筛较其他金属效果更好,最佳反应条件为:异丙醇30 ml,分子筛0.5 g,反应温度180℃,反应时间4 h,此条件下异丙醇转化率为47.03%,异丙醚的选择性为96.24%;综合来看,对于异丙醇分子间脱水制备异丙醚的反应酸改性催化效果优于过渡金属氧化物。
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