氨基甲酸甲酯+叔丁醇=N-(叔丁基)-氨基甲
酸甲酯
异丙苯+油酸=枯氧硬脂酸
油酸+醋酸=油酸的乙酸基作用
苯+双(羟甲基)-二芳基甲烷,双(羟甲基)
-二芳基乙烷
β-羟基酯=稠、螺-γ-丁内酯 邻苯二甲酸酐+酚=酚酞
叔丁基过氧化氢=过氧化氢+异丁烯
苯+苯甲醇=二苯基甲烷 甲苯+苯甲醇=苯基甲苯
取代基苯乙酮=1,3,5-三芳基苯
2,2ˊ-二羟基联苯=氧芴
IA+醋酸酐=3,4-二甲基-3-戊烯-2-酮+3,4-二甲基-4-戊烯-2-酮
DIB+醋酸酐=4,6,6-三甲基-3-庚烯-2-酮+6,
6-二甲基-4-庚烯-2-酮
二叔戊烯+醋酸酐=3,4,5,6,6-五甲基-3-庚烯-2-酮+3,5,6,6-四甲基-3-庚烯-2-酮+3,
4,5,6,6-五甲基-4-庚烯-2-酮
香茅醛=异蒲勒醇
棉籽油的加氢反应 异丙苯+氧=异丙苯过氧化物
H2O2的分解反应 2-甲基萘=2-甲基-1,4-萘醌 氮丙啶+氨=乙烯基二胺
过氟化磺酸聚合物 Nafion NR-50
阳离子交换树脂,Lewatit SP
120
Nafion-H Amberlyst-15
D61
Dowex 50W-XB Nafion-H Nafion-H 同上 同上 Amberlyst-15 Amberlyst-15,KU-23
348 349 350,351 352 353 354 355 356 356 357 358 359 360-362
Amberlyst-15
同上
负载在钯络合物上的离子交
换树脂
负载在钴(Ⅱ)络合物上的弱
酸性离子交换树脂
负载在铜(Ⅱ)络合物上的阳
离子交换树脂 钯交换的聚苯乙烯磺酸
Amberlyst-15
362 363 364 365 366 367 368
10离子交换树脂催化反应所应用的反应器
淤浆反应器和固定床反应器都可用于离子交换树脂催化的反应。对于连续过程优先选用固定床反应器;然而固定床反应器中小的催化剂颗粒会引起较高的压降。为支撑固定床反应器中很小的催化剂颗粒,需要特殊类型的支撑板。 有报道用装填颗粒形式的催化剂来制造MTBE[71];此处的热量用夹套的循环水移除。
也有报道用装填阳离子交换树脂的蒸馏塔式反应器[72]生产MTBE。美国的化学研究和特许公司建议对其改进,进料的上部为反应器而下部为蒸馏区,以确保物流逆流接触[72]。UOP和KOCH在MTBE/TAME的Ethermax工艺中[73]应用了KOCH开发的专利结构塔填料,后者既充当高效的塔填料又充当催化剂。Enivicerche[74]声称装有催化剂床的板式塔反应器也可用来生产MTBE。美国CDTECH开发了醚化与蒸馏相结合的技术以生产TAME。分馏塔中装有负载钯的离子交换树脂催化剂填料能使催化反应和蒸馏过程同时进行,被称为催化蒸馏,据说异戊烯转化率超过95%[75]。英国石油公司建议用冒泡塔式反应器生产
16
MTBE[76]。IFP提出两种制备MTBE的工艺看法[77],第一种看法包括在前的膨胀床反应器和最后的固定床反应器。第二种看法是膨胀床反应器在前,而催化蒸馏反应器作为最后部分。第一种情况下异丁烯转化率为96-97%,第二种情况下异丁烯转化率为98%或更高。与固定床反应器或管式反应器相比,膨胀床反应器具有某些优点。由于膨胀床在催化剂细粒和液体之间造成效率较高的传递速率,这种结构提供了便宜的构造和较长的催化剂寿命,既然没有局部的过热发生。而且使得催化剂装载/卸载容易,对于异丁烯浓度和通过量具有较高的灵活性。许多情况下需要处理好含有异丁烯的C4馏分以使剩余的异丁烯小于0.1%,抽余C4馏分经过分馏得到更需要的、高附加值的纯1-丁烯。(注意异丁烯和1-丁烯沸点相同,直接分馏得不到分离。)满足这种需求的反应器构成是必要的。 反应蒸馏反应器已用于芳烃的烷基化反应[78]。阳离子交换树脂以泥浆状存在于芳烃物流中,并进入含有惰性蒸馏填料的反应区。烯烃汽化后进入反应区的底部并搅动催化剂,这样烯烃于催化剂和芳香烃接触,导致烷基化的产品生成并从反应区的下部移出。任何未反应的芳烃从塔顶蒸出。
最近Sakatani 和Shimizu[79]报道用填料床反应器(装填凝胶型阳离子交换树脂)制备双酚A。
环式反应器建议用于粉末状离子交换树脂为催化剂的反应[80],在异丁烯的齐
[81]
聚反应中报道过应用。
11关于离子交换树脂催化作用的某些重要发现
大孔树脂在各种酸催化的反应中被证明是有效的,而凝胶树脂只用于反应物或产物之一为水的情况。
离子交换树脂催化作用的重要和关键性的发现是反应速率对磺酸基团浓度的非线性[4,5,34,64,82,83]。Ancillotti等[5]给出了上述观察的合理解释。树脂内部氢离子浓度能达到高值,在此均相催化速率与酸摩尔浓度不成比例,但遵循Hammett型酸度函数。这些表明了介质的“有效”酸强度,与氢离子浓度呈指数性增加,且指数大于1。某些重要酸催化剂的Hammett酸度函数HO如表4所示。其他研究者根据极性反应物的桥联作用,或相应的碳正离子进入氢结合的磺酸基团[34]网络解释了他们的发现。
表4 Hammett酸度函数HO值
酸
硫酸(100%)
(40%) 氟磺酸 对甲苯磺酸 Amberlyst-15 Nafion 蒙脱石(自然) 蒙脱石(阳离子交换)
HY沸石
镧和柿交换的HY沸石
HO -12.3 -2.4 -15.07 +0.55 -2.2 -11~ -13 1.5~ -3.0 -5.6~ -8.0 -13.6~ -12.7 <-14.5
参考文献 369 369 369 49 370 371 372 372 369 369
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