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己内酰胺是一种重要化工原料,在生产聚酰胺纤维和树脂工艺中作为中间体。目前工业生产己内酰胺的方法,存在步骤复杂,操作繁琐,原子经济性低,对环境污染大,设备腐蚀严重等缺点。因此,高效绿色的合成己内酰胺工艺的开发具有重大意义。本课题针对环己烷亚硝化制备己内酰胺工艺进行研究,通过制备不同种类的催化剂,并对催化剂进行了分析表征,对催化剂性能进行了考察,优化了环己烷亚硝化制备己内酰胺的催化反应条件和催化剂制备条件,并且对催化反应机理进行了研究。最后,通过以亚硝酸钠代替亚硝基硫酸作为亚硝化试剂,开发了环己烷亚硝化制备己内酰胺的新方法。本文首先考察了不同类型的沸石分子筛催化环己烷亚硝化制备己内酰胺的催化性能。结果表明以HZSM-5为催化剂效果最好,通过对不同硅铝比的HZSM-5进行考察,发现当以硅铝比为50的HZSM-5作为催化剂时,反应温度81℃,反应时间为48h,浓硫酸与亚硝基硫酸的质量比为3:1时,环己烷转化率达到6.1%,己内酰胺选择性77.92%。再以硅铝比为50的HZSM-5分子筛作为载体,以钒氧化物为活性组分,制备得到了不同负载量的V2O5/HZSM-5催化剂并对其催化性能进行了研究。结果表明以5%V2O5/HZSM-5作为催化剂,环己烷转化率达到8.08%,己内酰胺选择性为69.7%。在课题组前期的研究基础上,本文以非晶态SiO2-Al2O3为载体,通过引入过渡金属氧化物制备得到负载型MxOy/SiO2-Al2O3催化剂,催化剂性能考察结果表明:当非晶态SiO2-Al2O3负载V2O5时催化效果最好。以V2O5/SiO2-Al2O3作为催化剂,通过对催化剂制备条件进行优化,发现当V2O5负载量为15%,焙烧温度为500℃时,制备得到的催化剂颗粒均一,活性组分V2O5的分散度高,从而表现出了最佳的催化性能。本文最后选择以15%V2O5/SiO2-Al2O3作为催化剂,通过对环己烷催化亚硝化过程进行优化,得到了最佳反应条件:催化剂用量为0.5g,反应温度81℃,反应时间为42h,环己烷转化率为8.01%,己内酰胺的选择性则达到73.10%。催化剂循环实验结果表明,V2O5/SiO2-Al2O3催化剂具有较好的稳定性和循环使用性能。本文还针对V2O5/SiO2-Al2O3催化环己烷亚硝化过程进行了研究,提出了可能的催化机理。本文对以亚硝基硫酸作为亚硝化试剂的环己烷亚硝化反应机理进行研究,通过对中间产物亚硝基环己烷的分析验证,确定了环己烷亚硝化的反应机理。最后,本文以亚硝酸钠代替亚硝基硫酸作为反应的亚硝化试剂进行了初步的研究,通过对反应产物的定性分析表明,发现反应的主要产物为亚硝基环己烷,开发了以亚硝酸钠作为亚硝化试剂实现环己烷亚硝化制备己内酰胺的新路线。