固體酸、堿催化劑的制備及催化合成十二烷二酸二異辛酯的工藝研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、十二烷二酸二異辛酯又稱十二烷二(2-乙基己基)酯。為無色透明aaa液體且不溶于水,可溶于大多數(shù)的有機(jī)溶劑。十二烷二酸二異辛酯具有熔點(diǎn)低粘度高等優(yōu)點(diǎn),具有較為廣泛的應(yīng)用。例如,可以用于研制使用50年的飛機(jī)渦輪發(fā)動機(jī)的潤滑油基礎(chǔ)油也可用于替代制冷劑潤滑油。傳統(tǒng)合成十二烷二酸二異辛酯所使用的催化劑為硫酸或?qū)妆交撬帷1菊n題以自制的固體酸和固體堿作為催化劑來替代硫酸或?qū)妆交撬?,取得了以下的一些研究成果?br> ?。?)采用沉淀-浸漬法制備了

2、固體超強(qiáng)酸SO42-/ZrO2催化劑,經(jīng)FT-IR、XRD、熱重、哈密特指示劑法、SEM、BET對制備的固體超強(qiáng)酸進(jìn)行表征。紅外圖譜顯示屬于SO42-/MxOy型固體超強(qiáng)酸;哈密特指示劑顯示固體超強(qiáng)酸SO42-/ZrO2的酸強(qiáng)度為-16.02~-14.52,具有很強(qiáng)的酸性;熱重圖譜同時(shí)也表明固體超強(qiáng)酸催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性;電鏡相片可看出催化劑表面呈現(xiàn)疏松狀結(jié)構(gòu),可能是由于二氧化鋯的小顆粒團(tuán)聚堆積而形成的,顆粒的粒徑大小不均,大約為2

3、00-500nm,孔徑分布較寬,同時(shí)BET表明催化劑具有較高的比表面積,為115m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料,采用SO42-/ZrO2固體酸催化劑合成十二烷二酸二異辛酯。考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比、催化劑的用量等條件對合成反應(yīng)的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為130℃,醇酸物質(zhì)的量比為4:1,反應(yīng)時(shí)間是5h,催化劑用量為酸的量的1.5%wt,酯化率為98.4%。催化劑不經(jīng)處理可循環(huán)使用

4、,使用五次以后酯化率為95.3%。同時(shí)用正交實(shí)驗(yàn)對反應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化,排列出各個(gè)因素對產(chǎn)率的影響順序。
  (2)采用水熱改性法制備了固體堿CaO-ZrO2催化劑,并以水熱改性和未經(jīng)改性的的固體堿催化劑進(jìn)行了對比。通過對比,水熱法制備的固體堿催化劑相對于未經(jīng)水熱法制備的固體堿催化劑具有更高的比表面積和較強(qiáng)的堿性,在此基礎(chǔ)上對水熱法制備固體堿催化劑的制備工藝進(jìn)一步優(yōu)化。經(jīng)XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM、EDS等對制備的固體

5、堿催化劑進(jìn)行表征??疾炝怂疅釙r(shí)間對酯化率的影響。XRD圖譜顯示經(jīng)過水熱改性的固體堿催化劑在2θ=30°的衍射峰矮且寬。說明水熱改性使衍射峰的強(qiáng)度減弱了,衍射峰的強(qiáng)度減弱說明其長程有序性降低。而長程有序性的降低則意味著會產(chǎn)生更多的表面缺陷位。而表面缺陷位往往是催化劑的活性中心。紅外譜圖顯示,經(jīng)過水熱處理的Zr-O鍵的振動峰向低波數(shù)位移。表明經(jīng)過水熱處理后導(dǎo)致固體堿催化劑中的Ca2+部分取代了ZrO2晶體中的部分Zr質(zhì)點(diǎn),從而形成了Ca-O

6、-Zr結(jié)構(gòu)。催化劑形貌規(guī)整,粒徑分布均勻從而形成一種類似海綿狀的復(fù)合物。經(jīng)過水熱處理的比表面積為325m2/g,要高于未經(jīng)水熱處理的比表面積286m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料,采用CaO-ZrO2固體堿催化劑合成十二烷二酸二異辛酯。考察了反應(yīng)溫度、原料配比、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的用量等條件對合成反應(yīng)的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為220℃,醇酸摩爾比為3:1,反應(yīng)時(shí)間是7h,催化劑用量為酸的量的

7、2.5%wt,酯化率為99.19%。催化劑在水熱釜中最佳的老化時(shí)間為24h。催化劑不經(jīng)處理可循環(huán)使用,使用五次以后酯化率為96.66%。同時(shí)用正交實(shí)驗(yàn)對反應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化,排列出各個(gè)因數(shù)對產(chǎn)率的影響順序。
 ?。?)對運(yùn)用這兩種催化劑催化合成的十二烷二酸二異辛酯分別進(jìn)行油品的性能檢測。檢測的項(xiàng)目為:酸值、粘度、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、磨斑。合成的十二烷二酸二異辛酯潤滑油基礎(chǔ)油的性能指標(biāo)為:酸值<0.1;100℃運(yùn)動粘度(mm2/s)4.9-5.

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