论文部分内容阅读
三乙烯二胺和哌嗪分别是重要精细化工原料和医药中间体。目前研究多以乙二胺为原料在改性HZSM-5分子筛上合成哌嗪。近年来,随着哌嗪合成技术的不断改进,哌嗪的利润逐渐缩水,许多生产厂家正在尝试以哌嗪为原料合成三乙烯二胺。本文主要研究了以乙二胺为原料,以K+离子交换法改性HZSM-5分子筛为催化剂合成三乙烯二胺。1.针对以乙二胺为原料合成哌嗪以及三乙烯二胺的体系进行热力学计算与分析。通过热力学计算得出反应体系中各主副反应的反应焓△rHm、吉布斯自由能△rGm和平衡常数K随温度的变化关系,进而通过理论分析得出反应的可行性及影响反应的相关因素。2. HZSM-5分子筛具有丰富的孔道结构,使它不仅具有择型催化的能力,由于表面电荷不平衡本身带有阳离子使它又具有离子交换的能力。通过单因素实验对氯化钾高温离子交换法的重要影响因素进行优化,最终确定氯化钾溶液的浓度为1.0mol/L,离子交换温度为70℃,离子交换时间为5h。3.以氯化钾改性的HZSM-5为催化剂，乙二胺为原料,制备三乙烯二胺获得了良好的实验效果。通过单因素实验确定反应的最佳工艺条件为：装填方式为上层装填,反应温度为340℃,原料液浓度为5.90mol/L,停留时间为88.06min。催化剂在36h的稳定实验中,llh后乙二胺的转化率基本不变,表明催化剂稳定性良好。XEDA维持在85%左右,三乙烯二胺的选择性维持在51%左右,哌嗪的选择性稳定在21%左右。4.通过对HZSM-5分子筛、氯化钾浸渍法和离子交换法改性的HZSM-5进行EDS、XRD表征表明离子交换法改性的HZSM-5分子筛中没有氯化钾的晶体形成。通过Py-IR、 NH3-TPD对催化剂的酸类型和酸强弱进行表征表明离子交换法改性后的分子筛中B酸位消失,L酸位变的丰富。通过分子筛孔道参数和反应分子键参数的分析,探讨了反应机理。