环己基苯作为锂离子电池添加剂,具有防止电池过充的作用,同时环己基苯可用于制作液晶材料。本文采用催化剂A,在高压搅拌釜反应器中研究联苯加氢制环己基苯的气液固三相反应行为及机理。分别以溶剂中低浓度的联苯和环己基苯为反应物,考察了溶剂种类、压力、浓度、温度等因素对反应速率和选择性的影响,并根据实验结果分析反应特性及机理。另外也以纯联苯和纯环己基苯为反应物,分析了温度、压力等因素对反应速率与选择性的影响,并探讨了反应机理。主要结果如下:(1)本文首先考察了不同种类溶剂对联苯液相加氢反应的影响。发现不同种类溶剂对环己基苯生成速率的影响很大,而对环己基苯的选择性基本没有影响。溶剂对加氢反应的影响主要表现在以下方面:(i)极性溶剂容易吸附在催化剂表面,降低反应速率。(ii)平面分子溶剂更容易吸附在催化剂表面,使得反应速率降低。(iii)质子溶剂自身能够解离出氢离子,提高了氢原子的传递效率,能促进反应进行。(2)为了排除内外扩散的影响,考察了转速、催化剂粒径对液相加氢反应的影响,发现:(i)随着转速的提高,气液固三相的混合效果逐渐改善,当转速在1200 r/min左右时,催化剂全部均匀分散至液相主体中,整个液相都充满了气泡:随着转速的提高,联苯的转化率也逐渐提高,当转速提高至1200 r/min以后,联苯的转化率基本保持不变。(ii)随着催化剂粒径的减小,联苯的转化率逐渐提高,环己基苯选择性基本不变,当催化剂粒径减小至0.3mm左右时,联苯的转化率保持基本不变。(3)分别考察了温度、氢气压力、反应物浓度对联苯加氢速率和环己基苯选择性的影响。发现:(i)随着温度的提高,联苯加氢速率逐渐提高,环己基苯选择性基本不变;联苯加氢和环己基苯加氢反应的表观活化能大致相同,约为60kJ/mol。(ii)随着氢气压力的提高,联苯加氢和环己基苯加氢反应速率均呈先上升后下降的趋势;分别以相同浓度的联苯溶液和环己基苯溶液为反应物,环己基苯加氢反应速率最高点对应的氢气压力较高;在相同的联苯初始浓度下,随着氢气压力的提高,环己基苯的选择性有所降低。(iii)随着反应物浓度的增大,联苯加氢和环己基苯加氢反应的速率均呈现先上升、后下降的特点;在不同的联苯初始浓度下,环己基苯的选择性基本相同。(4)利用Langmuir-Hinshelwood机理对反应特点进行分析。认为:(i)在低浓度下,联苯加氢过程为表面反应控制,氢气与联苯存在竞争吸附,导致在较高的氢气浓度下反应速率反而会下降。(ii)联苯与环己基苯存在竞争吸附,但联苯的吸附平衡常数远远大于环己基苯的吸附平衡常数。联苯加氢反应速率方程为:环己基苯加氢反应速率方程为:(iii)在高浓度下,联苯加氢逐渐转为氢气的吸附控制。(5)分别考察了纯联苯、纯环己基苯的加氢反应特点与规律,主要体现在:(i)随着反应的进行,液相体积逐渐增加,氢气在液相中的溶解度逐渐提高,即亨利系数逐渐减小;(ii)随着氢气压力的提高,纯联苯和纯环己基苯的加氢速率均有所增加;(iii)随着温度的增大,主反应和副反应速率均增加,但是选择性基本不变;(iv)纯联苯和纯环己基苯加氢过程的控制步骤可能为氢气在催化剂表面的吸附过程。