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己内酰胺是合成尼龙-6的重要原料。目前,工业上通过两步反应得到己内酰胺,第一步:环己酮与羟胺反应,生成环己酮肟;第二步:环己酮肟在浓硫酸或发烟硫酸催化作用下,发生贝克曼重排反应,制得己内酰胺。使用浓硫酸作催化剂,对设备腐蚀严重,且两步反应都不可避免的产生大量低值副产硫酸铵,造成环境污染。杂多酸具有较强的酸性,且对环境无污染,可代替传统催化剂浓硫酸。本文以介孔分子筛 HMS 负载的磷钨杂多酸( HPW ) HPW/HMS 代替浓硫酸用于环己酮肟液相贝克曼重排反应中,并将Eu3+-Si-Ti-MMT 和 HPW/HMS 组成的催化剂体系用于环己酮氨肟化法合成己内酰胺新工艺,取得了较好的效果。 以十八胺(ODA)为模板剂,制备出具有蠕虫孔道结构的介孔分子筛HMS,其比表面为730m2·g-1,孔容为0.76cm3·g-1,平均孔径为2.99 nm;采用等体积浸渍法制备了负载型催化剂HPW/HMS,并对其进行XRD、FT-IR、N2吸附-脱附、NH3-TPD和Py-IR表征。 将HPW/HMS用于环己酮肟液相贝克曼重排反应中,考察了催化剂焙烧温度、HPW的负载量和贝克曼重排反应工艺条件对HPW/HMS催化性能的影响:焙烧温度为513 K,HPW的负载量为20wt.%,DMSO为溶剂,反应温度423 K,反应时间6 h,n (HPW)/n (oxime)=0.047,己内酰胺的收率、选择性可分别达到75.91%和80.15%。研究结果表明,负载量为20wt.%时,HPW在载体HMS上呈高度分散状态,既提供了足量的B酸中心,又保持了介孔分子筛HMS的六方结构,有利于目标产物己内酰胺的生成。 以Eu3+掺杂的Si-Ti-MMT为催化剂,考察了氧氨比、反应温度、反应时间和催化剂用量对环己酮氨肟化反应的影响。优化的反应条件为:无溶剂,环己酮:H2O2:NH3的摩尔比为1.00:1.50:1.75,反应时间6 h,反应温度343 K,催化剂用量1.50 g时,环己酮肟的收率、选择性可分别达到 41.52%和 46.46%。在环己酮氨肟化制备环己酮肟反应中,适当的氧氨比,有利于提高双氧水的利用率,有利于中间体羟胺的生成,提高催化活性。 在环己酮氨肟化制备环己酮肟的最优工艺条件下实现环己酮氨肟化合成己内酰胺反应,考察了重排反应时间和催化剂用量对环己酮氨肟化合成己内酰胺反应的影响。优化的反应条件为:4A分子筛1.00 g,重排反应时间2 h,n(HPW)/n(环己酮)=0.004,环己酮的转化率为96.96%,己内酰胺的收率、选择性分别为2.09%和2.15%。