微通道反应器中环己烷液相氧化反应工艺的研究

以纯氧为氧化剂、环己酮为引发剂和环烷酸钴(II)为催化剂,研究了内径为0.762 mm、长度为20 m的微通道反应器内环己烷液相氧化的反应行为,考察了表观气体流速、表观液体流速、反应温度、压力和催化剂用量等因素对环己烷转化率和产物选择性的影响。在氧气和环己烷表观流速分别为1.80 m?s-1和0.004 m?s-1、温度165℃、压力1.4 MPa、环己酮加入量0.2%(wt)和催化剂钴(II)浓度为10 ppm时,环己烷的转化率为4.57%,环己醇、环己酮和环己基过氧化氢的选择性分别为61.72%、34.87%和1.12%,己二酸的选择性小于3.0%。结果表明,微通道反应器中进行环己烷液相催化氧化,能有效提高气液相界面积,加快环己烷氧化反应速率,降低副产物的生成。     

微管内环己烷无催化氧化工艺条件对产物分布影响研究

环己醇、环己酮是生产己内酰胺的原料,环己烷通过氧化反应制备上述原料的反应过程在安全性和时空收率等方面仍有挑战。今利用微通道的优异的安全和传热传质性能,采用氧气作为氧化剂,考察内径1 mm,长度5 m的不锈钢微管内环己烷无催化氧化反应的性能,重点考察了不同工艺条件,包括反应温度、反应压力、气液摩尔比和反应停留时间对环己烷氧化性能的影响。在180℃,压力1.5 MPa,氧气与环己烷的摩尔比为0.3:1,停留时间为1.5 min时,环己烷的转化率为3.93%,环己醇的选择性为23.39%,环己酮的选择性为35.95%,己二酸的选择性为26.71%,环己基过氧化氢选择性为4.78%。实验表明,微管内环己烷无催化氧化是可行的,且有一定的效果,尤其是反应时间短且安全性高,为慢反应在微管内的反应提供了借鉴。     

Au/TS-1的合成及其对环己烷氧化反应的影响

用不同的:实验方法制备得到了钛硅负载金催化剂(Au/TS-1).并用于催化环己烷液相选择氧化反应。发现以无机钛硅为原料水热合成得到的Au/TS-1催化剂具有良好的催化性能;在反应体系中以氧气作为氧化剂,考察了反应时间、温度、压力等因素对催化剂活性的影响。结果表明,当叔丁基过氧化氢用量为0.04 g时,在150℃,1.0 MPa的条件下反应2.5 h,环己烷的转化率达到了9.42%,目的产物(环己醇、环己酮和环己基过氧化氢)的选择性为89.38%。     

光催化环己烷选择氧化合成环己酮/环己醇催化研究进展

环己烷选择性氧化合成环己醇/酮具有重要工业价值，工业上热氧化路线反应温度高、副反应多、转化率低、选择性不高，亟需条件更温和、更环保的替代路线。以太阳光为驱动的光催化环己烷氧化路线可在常温常压下实现环己烷的选择性氧化，受到极大关注。本文综述了近10年来光催化环己烷选择性氧化催化体系、反应机理和反应影响因素的研究情况，对光催化环己烷选择性氧化催化循环中环己烷分子活化、环己酮/醇形成、活性自由基再生的基元过程和催化剂失活机理进行总结和分析；对影响光催化环己烷选择性氧化的反应参数进行深入分析和讨论；指出·OH为主要的活性自由基，环己基过氧化氢是重要的中间产物，环己酮/醇主要通过环己基过氧化氢的光催化分解形成，光辐射条件（光强和波长）、溶剂、催化剂结构和表面性质都是光催化环己烷选择性氧化的重要影响因素。最后指出光催化环己烷选择性氧化规模化应用的关键是进一步提高光催化剂的寿命和稳定性以及设计结构合理、高效利用光能的光催化反应装置。     

离子液体中TS-1分子筛催化环己烷氧化反应

以离子液体[emim]BF4为反应介质,叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,TS-1分子筛为催化剂,进行了环己烷选择性氧化反应研究.考察了氧化剂与环己烷物质的量比、反应时间、反应温度及离子液体/催化剂体系循环使用对环己烷氧化反应的影响.实验结果表明,在TBHP/环己烷物质的量比为2,反应温度为90 ℃,反应时间为18 h时,环己烷的转化率为13.2%,目的产物环己酮与环己醇的选择率高达97.6%.离子液体/催化剂体系循环使用4次后环己烷的转化率及氧化产物的收率略有降低.     

杂原子MCM-41分子筛对过氧化氢液相氧化环己烷的研究

分别考察了反应温度、过氧化氢用量及加入方式等因素对Cr、Fe和Ce改性后的杂原子MCM-41分子筛催化剂液相催化氧化环己烷制取环己酮反应的影响。研究结果表明，Cr-MCM-41〖JP〗催化剂具有较好的催化活性。选择适当的反应温度、过氧化氢用量和加入方式可以有效提高环己烷转化率和过氧化氢利用率。在70 ℃和n(C₆ H₁₂)∶n(H₂O₂)=1∶2条件下，采用两次加入过氧化氢的方式，环己烷转化率为33.7％，酮醇总选择性97.2％，n(环己酮)∶n(环己醇）＝1.99，过氧化氢利用率37.1%。     

环己烷富氧氧化制环己酮的研究

研究了环己烷富氧氧化的特征,考察了进气氧浓度的提高对反应速度、选择性、安全性和经济性的影响。通过工业化试验,控制氧气体积分数30%,反应温度160～175℃,压力1.0～1.2MPa,环己烷氧化转化率为3%～4%,能很好实现富氧氧化反应,氧化尾气的氧气体积分数可以安全控制在2%～3%。环己烷富氧氧化可用于环己酮装置的改扩建,较空气氧化经济性好。     

焦磷酸铜催化氧化环己烷合成环己酮的研究

采用沉淀法制备了磷酸铜、焦磷酸铜和三聚磷酸铜催化剂。以环己烷氧化为探针反应,过氧化氢为氧化剂,考察了催化剂、溶剂种类、溶剂用量、催化剂用量、氧化剂用量、反应温度以及反应时间的影响,并提出了氧化反应机理。结果表明：焦磷酸铜的催化活性最高,在乙腈用量10 mL,环己烷用量8 mmol,焦磷酸铜用量0.0300 g,w（H2O2）=30%的双氧水用量3.00 mL,反应温度65 ℃的条件下,反应10 h后,环己烷的转化率为54.1%,醇酮的收率分别为21.3%和32.8%。     

碳化硅微反应器用于环己烷氧化反应工艺的研究

利用微反应器的高速混合、高效传热等特点,采用碳化硅微反应器对环己烷氧化反应进行了研究,在不加任何引发剂或催化剂的情况下进行实验(即空白实验)的基础上,主要考察了叔丁基过氧化氢(TBHP)、环己酮、环烷酸钴等引发剂、催化剂、纯氧条件下等对环己烷氧化反应的影响。结果表明:空白实验时,采用较高的温度,如温度在180℃或190℃时,环己烷的转化率低,最高值为0.90%;在其他条件不变的情况下,用纯氧代替空气,由于反应较为剧烈,选择性普遍较低;在温度为180℃,压力为1.4 MPa,环己烷表观流速为15 mL/min,空气表观流速为640 mL/min,环烷酸钴的加入质量分数为0.03%,TBHP的加入质量分数为0.5%时,环己烷氧化反应效果最佳,转化率可以达到4.7%,选择性为89.1%。     

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:MnO2CuOCaOZnO。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%。     

碳酸钠在环己基过氧化物分解过程中的应用研究

用碳酸钠部分代替氢氧化钠对环己烷氧化液进行了处理,考察了碳酸钠浓度、温度等因素对氧化液中过氧化物分解的影响,结果表明,采用10%碳酸钠和4%氢氧化钠于80℃下两段处理氧化液各30 m in,过氧化物转化率98%,氢氧化钠消耗比单独用氢氧化钠时降低60%。     

固体超强碱催化分解环己基过氧化氢的工艺研究

以水合三氧化二铝为载体,在340℃下加入20 g氢氧化钠及金属钠制得固体超强碱催化剂,采用该固体超强碱对环己基过氧化氢进行催化分解;考察了反应温度、反应时间及催化剂用量等因素对分解反应的影响。结果表明:在100 mL氧化液中,加入催化剂4.0～6.0 g,反应温度55～60℃,分解时间35～45min,采用4釜串联,环己基过氧化氢分解转化率大于等于99%,环己酮与环己醇的总收率大于等于95%,且无废液碱产生。     

液相氧化环己烷制备环己酮的鼓泡塔新工艺

在连续无搅拌鼓泡塔反应器中,以环烷酸钴为催化剂,研究了空气液相氧化环己烷制备环己酮的氧化过程. 考察了空气流速、环己烷停留时间、催化剂浓度、压力及温度对反应效果的影响. 结果表明,在无搅拌鼓泡塔中,采用空气氧化环己烷制备环己酮的适宜操作条件为：反应温度413~423 K,压力1.2~1.5 MPa;当空气表观气速为2.5~3.5 cm/s、环己烷停留时间为30~40 min时,反应转化率为5%~7%,选择性达到80%~85%.     

Solvent-free partial oxidation of cyclohexane to KA oil over hydrotalcite-derived Cu-MgAlO mixed metal oxides

A highly efficient and stable hydrotalcite-derived Cu-MgAlO catalyst was developed for the partial oxidation of cyclohexane with molecular oxygen. The physical-chemical properties of Cu-MgAlO catalysts were studied, and the results indicated that the copper component had been successfully introduced into the hydrotalcite unit layer structure. The catalytic reaction results showed that copper as the active species could activate C-H bond and effectively promote the decomposition of cyclohexyl hydroperoxide (CHHP) to the mixture of cyclohexanol and cyclohexanone (KA oil). 8.3% of cyclohexane conversion and 82.9% of selectivity for KA oil were obtained over 9%Cu-MgAlO catalyst at 150℃ with 0.6 MPa of oxygen pressure for 2 h. Especially, its catalytic performance was still stable after five runs.     

分子筛固载型Cosalen的制备、表征及其应用研究

分别采用NaY分子筛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的MCM-41分子筛固载双水杨醛缩乙二胺合钴(Cosahn)配合物,制备了固载型Cosahn/NaY、Cosalen/MCM-41催化剂.采用傅里叶变换红外光谱、热重-差热、X射线衍射、比表面积测定等方法对固载型分子筛催化剂的结构进行表征.结果表明,Cosalen已成功地进入分子筛孔道内.在以氧气为氧源的环己烷氧化反应中,Cosalen/MCM-41催化剂具有较好的活性和对环己醇、环己酮的选择性.该催化反应体系产物中环己基过氧化氢(CHHP)的量很少,表明Cosalen/MCM-41催化剂能加速CHHP的分解.在初始氧气压力0.80 MPa、温度130℃、环己烷用量30 g、Cosalen/MCM-41用量0.30 g、叔丁基过氧化氢0.10 g的条件下反应2 h,环己烷的转化率达到5.96%,醇酮选择性87.03%.     

金属卟啉催化烷烃氧化研究及工业应用进展

介绍了国内外金属卟啉及金属卟啉催化烷烃氧化的研究情况 ,对其催化氧化环己烷生产环己酮工业应用进行了连续性研究 ,实验表明 :环己烷在 14 3～ 14 7℃ ,0 .8～ 0 .9MPa和金属卟啉催化条件下 ,环己烷转化率达 7%左右时 ,环己醇、环己酮和环己基过氧化氢的选择性可达到 87%以上 ,其中环己醇和环己酮占75 %以上     

反应温度和气液比对环己烷氧化反应的影响

在60 kt/a环己酮的环己烷液相无催化氧化装置上,探讨了反应温度和气液比对环己烷氧化反应的转化率及选择性的影响.结果表明:控制环己烷氧化反应温度164～168℃,1#～5#反应釜各釜温差3～5℃,气液比44 ～48,氧化反应转化率达5.5％时,反应选择性仍在90％以上;装置连续运行10d,生产稳定.     

环己烷液相非催化/催化氧化反应动力学特性比较

分别以不同氧浓度气体及纯氧作为氧源,利用鼓泡塔反应器在1.1 MPa、不同温度、不同气体流量条件下比较了环己烷液相非催化氧化和催化氧化反应特性。通过比较分析,讨论了环己烷液相氧化的链式反应机理。理论分析和实验数据表明,环己烷液相催化氧化反应诱导期短,其表观速率与环己烷浓度和氧气浓度都为一级;而非催化氧化反应诱导期长,是由烃直接氧化引发过程控制,只有当过氧化氢积累到一定浓度以后,过氧化物分解产生自由基速率变得显著,反应才表现出自催化反应特征。而在催化剂存在的情况下,环己基过氧化氢分解非常迅速,环己基过氧化氢浓度在整个反应过程中稳定在一个很低的水平,反应由氧化生成酮的链传递反应过程控制。     

金属卟啉催化空气氧化环己烷反应的工艺优化

简单铁、钴、铜、锰四苯基卟啉用于催化空气氧化环己烷联产KA油（环己醇和环己酮）和己二酸的反应，利用正交实验方法考察了锰四苯基卟啉催化下环己烷氧化反应中反应温度、压力、空气流速、时间、催化剂用量对反应转化率和产物选择性的影响，并获得了优化的工艺条件。以醇酮酸（环己醇、环己酮和己二酸）总产率作为评价指数进行极差分析得到温度、空气流速、反应时间、压力、催化剂量的极差值分别为6.17、3.12、2.25、1.81、1.53，表明温度是影响环己烷氧化的关键因素。锰四苯基卟啉催化环己烷空气氧化反应的优化工艺条件为温度150 ℃、压力1.2 MPa、空气流速0.13 m3·h-1、催化剂用量7 mg、反应时间3.5 h。验证实验表明，在上述优化条件下，环己烷转化率达20.0 %，醇酮酸总选择性可达90.0 %，己二酸选择性达到21.0%。