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环氧丙烷(PO)是重要的化工中间体。以钛硅分子筛(TS-1)为催化剂,H202为氧化剂,催化丙烯环氧化制PO的直接氧化法(HPPO工艺),具有反应条件温和、产物选择性高、原子利用率高以及对环境无污染(副产物只有水)等优点,受到国内外PO生产企业的青睐。虽然HPPO工艺已成功实现工业应用,但开发高性能TS-1分子筛对提高HPPO工艺经济效益及促进工业推广仍具有重要意义。本论文从简化TS-1分子筛合成工艺、控制非骨架钛生成及改性成型TS-1催化剂等方面入手,提高TS-1催化剂催化丙烯环氧化性能,开发出一种高活性、高选择性和稳定性的TS-1催化剂(EPO-10)。主要研究内容如下：1.考察了合成体系中添加不同晶化调节剂(尿素、碳酸铵、乙酸铵和氮川三乙酸)对TS-1分子筛的影响,发现：晶化调节剂的引入可消除醇对钛进入分子筛骨架的阻碍作用,其中用尿素做晶化调节剂时效果最佳。通过对尿素添加量及合成条件的优化,得到：当晶化温度为170℃、晶化24 h、尿素添加量为0.15(n(Urea)/n(SiO2)摩尔比)时,在免除醇条件下合成骨架钛含量接近上限(Si/Ti摩尔比为40)、不含非骨架钛、结晶缺陷位少、颗粒均匀的高活性TS-1分子筛(粒径大小250 nm)。该分子筛在催化丙烯环氧化时,双氧水转化率(X(H2O2))、双氧水有效利用率(U(H2O2))和PO选择性(S(PO))分别达92.6%、96.4%和95.3%。2.对不同碱(NaOH、EA、TMAOH、TEAOH和TPAOH)处理对成型TS-1/SiO2催化剂的影响进行研究,结果表明：采用具有较强分子筛结构导向能力的有机碱(TEAOH或TPAOH)处理时,成型过程中引入的Si02及TS-1分子筛中的硅物种发生溶解再晶化,样品的微孔孔道得到疏通,催化剂扩散性能提高。同时,催化剂表面富硅化,且微孔孔道中较多的活性钛物种暴露出来,致使处理后催化剂稳定性显著提高。处理过程中,具有分子筛结构导向能力的阳离子(TPA+或TEA+)存在是发生再晶化的关键。3.对TPAOH处理TS-1/SiO2催化剂的方法及条件进行优化,发现TS-1分子筛先成型后用TPAOH处理时,催化剂的活性和稳定性得到显著提高。主要原因是：一方面TS-1分子筛成型过程引入的粘结剂Si02发生溶解再晶化,使分子筛孔道得到疏通；另一方面Si02的存在对骨架钛具有保护作用,减少非骨架钛物种产生。4.反应原料中添加微量NH3·H2O或(NH4)2CO3,使TS-1/SiO2催化丙烯环氧化的稳定性明显提高。主要原因是：NH3·H2O或(NH4)2CO3不仅可以中和TS-1/SiO2表面上的酸,抑制PO开环反发生,而且还促进了反应物与活性中心的吸附,加快活性中间体Ti-OOH(η2)基团生成。5.通过优化TS-1合成条件及处理方法,研制成功高性TS-1/SiO2催化剂-EPO-10。在优化的反应条件下(温度为40℃、压力3.0 MPa、n(C3H6)/n(H2O2)为3：1、H202浓度为3.0mol/L,H2O2空速0.4 h-1), EPO-10催化剂在固定床反应器上连续运转2000h,X(H2O2)和S(PO)维持在97%,且U(H2O2)值在90%以上。表明该催化剂具有良好的工业化应用前景。