对硝基苯甲醚催化加氢的研究

对硝基苯甲醚催化加氢的研究对硝基苯甲醚催化加氢的研究课题研究的意义及国内外现状课题主要内容实验部分实验结果分析与讨论结论对氨基苯甲醚（即对甲基苯胺或对苯茴香胺），作为一种精细化学品应用十分广泛。从事其研究的工作也具有重要的意义与价值。尤其是在近年工业污染严重的前提下，开发在超临界CO2中催化加氢反应，制备高收率的对氨基苯甲醚这样绿色途径是具有很重要的应用价值和广阔的应用前景。在超临界CO2中进行的加氢反应和传统有机溶剂相比具有反应速度快、产物选择性高和易于分离等优点。课题研究的意义传统工艺（污染严重）硫化钠还原法铁还原法新型工艺（环保）催化加氢经济环保型课题研究的意义CH3ONH2超临界CO2气液相到超临界相转变的CO2相图二氧化碳性质：1、储量丰富2、廉价易得3、环境友好4、阻燃5、无毒超临界CO2溶剂特性：1、可控相行为2、独特的物理化学性质3、温和的反应条件4、环境友好溶剂5、超临界CO2催化加氢的效应国内外发展现状硝基苯法苯酚法对氯硝基苯法硫化钠还原法铁还原法催化加氢法课题研究内容本研究采用对硝基苯甲醚为原料，研究在超临界二氧化碳反应介质中对硝基苯甲醚的催化加氢反应，利用超临界二氧化碳的特殊性能，开发出高效、绿色的合成路线，以期获得高收率的对氨基苯甲醚。考查条件催化剂活性反应时间反应介质反应H2压力反应温度反应CO2压力实验部分尾气吸收H2CO21、实验装置示意图scCO2供给装置2.实验步骤装料N2吹扫恒温水浴反应物催化剂检查装置气密性加热搅拌计时通入H2CO2减压排气冷却分析过滤取样scCO２作为反应介质的多相反应体系催化剂相回收有机相scCO2+对硝基苯甲醚+催化剂CO2对氨基苯甲醚在高压下在低压下反应分离3、分析方法本实验产物采用气相色谱氢火焰离子检测器分析其组成。数据由浙大N2000色谱数据工作站处理。分析条件：毛细管柱Rtx-5，柱长30m，直径0.25mm，膜厚0.25μm。检测器温度：300℃进样口温度：290℃柱温：通过多次试验确定此分析采用程序升温。程序升温阶段序号升温速率℃/min最终温度℃终温保留时间min初始温度0701140150222024023202802分析结果计算本分析采用面积归一法计算产物含量。根据气相色谱分析得出各峰面积A计算得反应转化率：转化率＝（反应前－反应后）/反应前即：X对硝基苯甲醚=A对氨基苯甲醚/（A对硝基苯甲醚+A对氨基苯甲醚）实验结果与讨论1.催化剂对反应活性和选择性的影响2.反应时间和温度对转化率的影响3.H2压力对转化率的影响4.CO2压力及其他溶剂的影响Ru/CRh/CPt/CPd/C020406080100转化率%催化剂种类催化剂对反应活性和选择性的影响反应条件：对硝基苯甲醚0.306g催化剂0.0015gH2压力2MPaCO2压力8MPa温度60℃反应时间20min反应时间和反应温度对转化率的影响反应时间反应温度转化率min℃%104025.5105035.8106071.9107098.9108099.2204045.1205084.7206099.4207099.5208099.5306097.8反应条件：对硝基苯甲醚0.306g(2mmol);催化剂Pd/C(wt5%),0.0015g;H2压力,2MPa;CO2压力,12MPa40506070802030405060708090100110反应时间10min反应时间20min转化率/%反应温度/℃不同反应温度下反应物的转化率H2压力对转化率的影响反应条件：对硝基苯甲醚0.306gPd/C催化剂0.0015gCO2压力12MPa反应温度60℃不同反应时间H2压力对反应物转化率的影响010203040506070809010011001234567转化率/%10minH2压力/MPa20minCO2压力及相关溶剂的影响-20246810121416182030405060708090100110转化率/%CO2/MPa反应条件：对硝基苯甲醚0.306g(2mmol);催化剂Pd/C(wt5%),0.0015g;H2压力,2MPa;反应温度60℃；反应时间20minCO2压力对转化率的影响溶剂转化率CO2（MPa）乙醇（ml）%8—96.910—99.312—99.414—56.016—25.3—1031.5不同溶剂对反应物转化率的影响810121416乙醇020406080100转化率/%CO2/MPa乙醇溶剂和scCO2反应介质中转化率实验结论1.催化剂活性顺序：Pd/CPt/CRh/CRu/C，Pd/C催化剂作用下，反应物的转化率为99.49%。2.超临界CO2作为反应介质，Pd/C催化剂，反应物的转化率随温度的升高而提高，尤其在70℃时，转化率已接近100%。3.随着反应时间的延长，反应物的转化率逐渐增大，30min时反应物转化率达到了97.8%。4.随着H2压力的增加，转化率逐渐增大，4MPa时转化率已经达到99.23%。5.当CO2压力小于其临界压力（7.38MPa）时，在乙醇溶剂中对硝基苯甲醚的加氢反应转化率低于无溶剂状态，且低于scCO2中的转化率。当CO2处于临界状态（压力12MPa）时，反应物转化率随压力升高而增大，且在12MPa时转化率达到最高,即99.4%。而当CO2压力继续升高时，转化率呈下降趋势。