硕士研究生学位论文开题报告.doc

目录
1 课题名称及项目来源 1
2 文献综述 1
N2O的来源及其危害 1
目前国内外制备苯酚的方法 1
间接法制苯酚 2
苯直接羟基化制苯酚 2
N2O一步法制备苯酚工艺 3
N2O一步氧化苯制苯酚反应的催化剂体系 4
钛硅分子筛催化剂 4
Fe-ZSM-5分子筛催化剂 5
N2O为氧化剂的苯一步制备苯酚反应机理 6
沸石催化剂氧化催化活性的本质 6
N2O为氧化剂的羟基化反应的反应机理 7
活性中心的确定 8
9
ZSM-5分子筛催化剂的失活随时间的变化 9
瞬态动力学及模型的建立 11
总结 13
参考文献 13
3. 研究计划 15
、目的和意义 15
本课题研究主要内容 16
研究方案 17
难点分析 17
预期研究成果及创新 17
工作进度计划 17
开题报告
1 课题名称
项目名称: Fe-ZSM-5分子筛上N2O一步氧化苯制苯酚的瞬态动力学行为研究
2 文献综述
N2O的来源及其危害
N2O是在18世纪被发现的,由于该气体被吸入人体后产生快感,因此俗称笑气,常作为麻醉剂用于医学上。在以苯为原料生产己二酸过程中,其硝酸氧化过程产生大量废气 N2O,N2O不仅是近年发现的危害性很大的温室气体(为同浓度二氧化碳的310倍),而且还会在大气中逐步分解为NOx,形成酸雨,因而也是一种严重污染环境的气体。仅辽阳石化分公司,其己二酸生产能力为14万吨/年,每年生产N2O ,目前仅是通过简单空气稀释后直接排入大气,对周围大气环境破坏严重。
由于N2O直接排放,对大气污染严重,若能利用其生产苯酚,而苯酚又可作为生产己二酸的原料,则可一举两得。
目前国内外制备苯酚的方法
苯酚(Phenol)俗称石炭酸[1],是一种重要的有机化工原料,主要用于生产酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚以及水杨酸等,此外还可以用作溶剂、试剂和消毒剂等,在合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、染料以及涂料等方面也具有广泛的应用。目前,世界苯酚总产量已超过515MMT,并呈持续增长态势,其中美国和西欧的苯酚产量占据了苯酚总产量的70%[2]。
回顾苯酚合成的历史,在第一次世界大战以前,苯酚主要从煤焦油中提炼得到。随着苯酚需求量的不断增加,人们开始采用化学合成法生产苯酚。在世纪20年代以前,其合成通常采用间接的制备方法[3,4]。最早的苯酚化学合成法是1923年由美国孟山都公司首次研究开发成功的苯磺化法,此后又相继出现了氯苯法、甲苯氧化法、环己酮-环己醇法、异丙苯法以及苯直接氧化法等生产方法。然而,这些合成方法大都存在着反应步骤多、工艺过程复杂、生产流程长、总转化率低、生产成本高、设备腐蚀严重等问题。
目前世界上90%以上的苯酚产品是采用异丙苯法生产的。异丙苯法生产苯酚工艺具有产品纯度高,原料和能源消耗低等优点[5]。但该工艺今后的发展有可能受到其副产物丙酮的制约。异丙苯法工艺苯酚与酮的相对生成的摩尔比为1:1,而苯酚和丙酮供需平衡是经常存在的问题。丙酮的一个主要用途是用作合成有机玻璃单体甲基丙烯酸酯的原料,近年来甲基丙烯酸酯的生产逐渐改用异丁烯和异丁烷法,对其需求量正在不断减少。另外丙酮易挥发,对臭氧层有破坏作用,因此从整体上来说对丙酮的需求量将有所减少。此外,采用该工艺生成苯酚需要一个精制过程,需要消耗大量的能量来回收和使用未反应的苯和异丙苯。因此,近年来人们开始研究由苯为原料直接氧化制取苯酚的生产方法。从理沦上分析,由苯直接羟基化得到苯酚是很困难的,因为:(1)苯分子在热力学上具有高的稳定性,难以进行加成和氧化
;(2)苯环中的碳原子受共轭π电子的屏蔽作用,有利于亲电反应,而OH¯是亲核基团;(3)产物苯酚比原料苯活泼,易进一步发生反应。自80年代具有高选择性的Ti-Si氧化催化剂问世以来,用Ti-Si Pentasil型杂原子分子筛进行苯一步氧化制苯酚的研究一直持续不断。最早尝试以氧气为氧化剂,直接氧化苯失败,其氧化产物主要是顺丁烯二酸。以后,以钛分子筛为催化剂,双氧水液相氧化苯制苯酚,对于苯/H2O2体系,Ti-Si分子筛的选择性尚低[6,7];以一氧化二氮为温和氧化剂,直接气相催化氧化苯制苯酚取得了突破。后者对于己二酸生产企业更经济,其硝酸氧化过程产生大量废气 N2O,直接排放,对大气污染严重,若能利用其生产苯酚,而苯酚又可作为生产己二酸的原料,则可一举两得。
目前的研究表