JKQ210 净化空气发生器与固体酸催化剂的制备及应用研究

JKQ210 净化空气发生器与固体酸催化剂的制备及应用研究

作者简介：赵志焕(1972-)，女，山西省太原市人，博士，讲师，主要从事应用化学研究。

2005年第7期赵志寰等：氯苯硝化反应固体酸催化剂的制备57

净化空气发生器，载体为固体

固定液为氯苯、氯化铵、硝酸镁、四氯化碳

碳和硝酸铜均为分析纯。

1.2 固体酸催化剂的制备

NaY分子筛用0.2 mol·L

-1

氯化铵

温度为40℃，pH值恒定。

经适当温度煅烧可得到HY型分子筛。

用硝酸镁溶液处理上一步制备的HY分子筛

之后经干燥并在适当温度下煅烧，得到固体酸催化剂G。

1.3 反应过程

在配备温度计、搅拌器和回流冷凝器的 250 mL 容器中

在三口烧瓶中加入四氯化碳、催化剂、氯苯、硝酸铜和

反应完成后，反应

将混合物真空过滤、洗涤，并将有机相浓缩，然后通过气相色谱进行分析。

对产品进行了定量分析。

从图1和图2可以看出，当溶液浓度为

0.3摩尔·升

-1

反应活性和选择性良好。

2.2 交换溶液体积

选定溶液浓度后，考察溶液量对交换速率的影响。

交换溶液量对m(p2N CB)∶m(o2N CB)的影响

硝基氯苯对产量的影响如图3和图4所示。

可以看出，当交换溶液体积超过150 mL时，m（p2

N CB) ∶m (o2N CB) 和产率基本保持不变，因为当溶剂

当液体用量较少时，交换程度随当量比的增加而增大，接近

当硝酸镁溶液的量等于

2 + +

当溶液中Mg浓度为150 mL时，分子筛中的Na基本

因此增加溶液的量对反应影响不大。

该溶液的体积为150 mL。

结果与讨论 2

2.1 硝酸镁溶液浓度

不同浓度的硝酸镁溶液与HY分子筛交换后

所制备的催化剂对反应活性和选择性的影响如图1-2所示。

图3 交换溶液量对m(p2NCB)∶m(o2NCB)的影响

3 信息

在 m(p2NCB) ∶m(o2NCB)

图1 硝酸镁溶液浓度对m(p2NCB)∶m(o2NCB)的影响

1 n 的信息

在 m(p2NCB) ∶m(o2NCB)

图 4

4

交换液用量对硝基氯苯收率的影响

的信息

NCB 收益率

2.3 pH值

离子交换一般在pH值为4～12的溶液中进行。

溶液pH值的变化也会影响交换速率。

不同值的交换溶液对催化反应的影响如图5、图6所示。

5～6 可以看出酸性溶液有利于分子筛上的离子

但酸性过强也会对沸石晶格造成一定的破坏。

图 2

2

硝酸镁溶液浓度对硝基氯苯产率的影响

的信息

NCB 收益率

58工业催化2005年7期

催化剂活性降低，故pH值选择5.0。

图8 催化剂焙烧温度对硝基氯苯产率的影响

8 信息

NCB 收益率

图5 pH值对m(p2NCB)∶m(o2NCB)的影响

5 m(p2NCB):m(o2NCB) 的 pH 信息

催化剂煅烧时间

催化剂煅烧时间对催化反应的影响如图

9～10。从图9～10可以看出，焙烧时间过短，催化剂

催化剂尚未完全活化，活性较低。

长度对反应选择性影响不大，表明镁离子

当煅烧时间超过 3 h 时, 产率

这是由于沸石微孔的烧结，导致催化剂

活性表面大大降低，产率急剧下降。选择煅烧时间

持续 3 小时。

2.5

图6 pH值对硝基氯苯产率的影响

6 pH 对 NCB 产量的影响

2.4 催化剂焙烧温度

催化剂煅烧温度对催化反应的影响如图

7～8.由图7～8可知,催化剂在650℃下煅烧

反应产率最高，这可能是因为催化剂

剂的表面活性位点较多，产率较高；当焙烧温度升高至

在750-800℃时，分子筛晶格被破坏，因此反应

活动减少。

图9 催化剂焙烧时间对m(p2NCB)∶m(o2NCB)的影响

9 时间信息

在 m(p2NCB) ∶m(o2NCB)

图7 催化剂焙烧温度对m(p2NCB)∶m(o2NCB)的影响

7 信息

在 m(p2NCB) ∶m(o2NCB)

图10 催化剂焙烧时间对硝基氯苯产率的影响

10 NCB 收益率的时间信息

2005年第7期赵志寰等：氯苯硝化反应固体酸催化剂的制备

2.6 不同固体酸催化活性比较

氯苯、吸水剂、硝化剂、溶剂的量一定，反应

时间为8h,对比了不同类型的固体酸催化剂对硝酸氯苯的反应。

反应活性如表1所示。

3 结论

固体酸催化剂G是氯苯硝化反应的优良催化剂

催化活性良好,产品收率为54%。

N CB)∶m(o2N CB)=5.32。该催化剂制备简单，无

腐蚀设备和三废处理问题，催化剂与产品的简单分离，

催化活性稳定，生产工艺简单，反应条件温和，催化

该药剂可重复使用，不会造成环境污染，成本低，

工业应用前景。

表1 不同催化剂的催化活性

表 1 不同

催化剂 催化剂用量/g 产率/% m(p2NCB)∶m(o2NCB)

高岭土

硅藻土

膨润土

华欣

改性膨润土

催化剂G

7.5

7.5

7.5

7.5

6.0

15

1.0

21.4

17 . 33

25.4

1.8

20.6

1.6

54 . 0

3.17

2.44

5.25

3.69

4.53

2.96

5.32

参考：

魏文龙，乔本智，孟庆桐。 氯苯硝化工艺的改进J.太原

工业大学学报，1991，22（2）：28-30。

山城.对/邻硝基氯苯市场现状及发展建议J.精细与

专用化学品，2003，11（13）：9-11。

Oscar LW ,John , et al. 硝化率

硝酸和阴离子树脂法

化学，1965，30（4）：1301-1305。

彭新华, 吕春旭. 门克条件下固体酸对氯苯的选择性硝化

J.炸药和推进剂杂志，1995，（3）：78-81。

彭新华, 吕春旭. 固体酸催化氯苯选择性硝化J.

化学工业，1995，(5):65-67.

张培诚，李永刚，徐岩。 分子筛选择性催化氯苯

硝化反应的研究.精细石油化工,1993,(1):48-50.

赵志焕, 王志忠. 固体酸催化合成硝基氯苯

理工大学学报，2003，34（6）：747-749。

从表1可以看出，膨润土是一种良好的催化剂。

这可能和它的分层结构有关。

反应被限制在层间，减少了反应空间，限制了转变

状态分子的尺寸增加了反应的选择性。

酸盐（粘土）的主要缺点是其热液稳定性差。

催化剂G的量相对较大，而催化剂G的量极

所得产物的产率为m ( p2N CB) ∶m ( o2N CB)

产品与催化剂的分离过程简单，不需要复杂的后处理。

处理工艺，故选择催化剂G作为此反应的催化剂。

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一种有效硫化加氢处理催化剂的方法

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此次审查由工信部组织，审查认为该技术具有持续抗硫潜力

具有能量好、硫化程度高、强度好、热释放效率低的特点。

工艺流程简单可行，产品质量可重复，可集成

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为了克服加氢催化剂预硫化不充分和

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第一是异位预硫化技术可以使加氢催化剂活性

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第一步是简化催化剂开车程序；第三是催化剂在釜外预硫化

在该药剂的启动现场可避免使用有毒的硫化物；

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在反应器外使用预硫化加氢催化剂是该工艺的一大特点。

直接升高温度即可进行硫化，特别是当反应器的操作压力

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可以达到更好的硫化效果。

. . 公司 2005 - 05 - 20