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2.1 产物GC-MS分析 由连续装置收集的样品对加氢反应产物进行了GC-MS分析,气相色谱图如图1所示: 从上图可以看出,反应液中共包含13种成分,通过GC-MS联用分析,对各组分的结构进行确定,表1列出了其中几种主要物质的含量。 IBAP是具有多官能团的化合物,分子中既含有苯环同时又有C=O键,加氢过程中有可能发生羰基加氢、苯环加氢或者同时加氢,以及得到的IBPE继续氢解进而生成对异丁基乙苯。其中IBPE的质谱图如图2所示: 由表2可以看出,氢气压力对IBAP的转化率和IBPE的选择性都有显著影响。这是因为H2 压力的大小影响着氢气在原料液中的溶解度,压力过低,不能提供足够的氢气, 导致IBAP加氢反应不充分;随着氢气压力的升高,其在IBAP中的溶解度增大,转化率升高。但氢气压力过高,催化剂活性位上过量的吸附氢易导致反应生成的IBPE进一步加氢,生成一系列芳香烃副产物,导致产物的选择性下降。因此选择适宜的氢气压力为3.0 MPa。2.3 温度对反应的影响 在氢气压力3.0 MPa,氢酮比40:1,液空速0.30 h-1的条件下,考察了温度对IBAP加氢反应的影响,结果如图3所示。由图3可以看出:随反应温度升高,IBAP转化率增大,IBPE的选择性先增大后减小。120 ℃时IBPE的选择性达到最大值;之后其选择性逐渐减小,这是因为温度较高时,催化剂活性较高,IBPE发生分子内脱水生成对异丁基苯乙烯,从而进一步加氢而生成对异丁基乙苯,同时有可能引起催化剂烧结而失活。当温度达到180 ℃时,产物全部为对异丁基乙苯。氢解反应适宜温度为120 ℃。 由表3可以看出,随着氢酮比增大,IBAP转化率增大,IBPE的选择性先增大后减小,这是因为IBAP和氢气在催化剂表面活性中心存在着竞争吸附。氢酮比选择40时,IBAP转化率达到100 %,继续增大氢酮比,IBAP转化率不变,IBPE选择性明显减小,这是因为过高的氢酮比会促进氢解等连串反应的进行,深度加氢副产物增加,因此,氢解反应较适宜的氢酮比为40左右。 图4为CuO/SiO2催化剂的XRD图,其中a图为反应前催化剂的XRD谱图,由图看出在2θ=35.5°和2θ=38.8°出现两个较强的衍射峰为氧化铜的特征峰,以其半峰宽计算,平均粒径为9.7 nm。b图为反应后催化剂的衍射图,从图中可看出,反应后氧化铜的衍射峰消失,在2θ=43.3°, 50.4°和74.1°出现三个Cu0的衍射峰,计算的催化剂表面铜元素的平均粒径为 24.3 nm,表明催化剂在反应前后表面的存在状态发生了明显的变化,铜元素由氧化态变成金属态,且晶粒长大。表明反应后无定型SiO2无定型的生成出现晶化,比表面积减小导致催化性能降低。SEM分析Fig.5 SEM images of CuO/SiO2 catalysts 图5为CuO/SiO2催化剂反应前后表面形貌的SEM照片,从图中可以看出,反应前后催化剂表面形貌变化不大,均呈球形颗粒状,分散均匀,说明CuO/SiO2催化剂的稳定性较好,可重复使用。3 结论 采用共沉淀法制备的纳米CuO/SiO2催化剂在微型连续固定床反应器上催化IBAP加氢反应制备IBPE,在反应温度120 ℃,液空速0.30 h-1,反应压力3.0 MPa,n(H2): n(IBAP)=40:1的条件下,IBAP转化率为100%,IBPE选择性达到98.34%。[1] 陈瑞芳, 刘春, 肖启民, 等. Pd/ C催化的对异丁基苯乙酮加氢反应[J]. 催化学报, 1999, 20(4): 471-474[2] 许湧深, 朱立平, 李红兵. 由乙苯制备对乙基苯乙烯[J]. 石油化工, 2003, 32(8): 704-707[3] 王又臻, 乔明华, 胡华荣, 等.苯乙酮加氢非晶态镍硼催化剂及其制备方法[P]. CN 1557545A[4] Ohkuma T, Ooka H, Hashiguchi S, Ikariya T, Noyori R. J Am Chem Soc, 1995, 117(9): 2675