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环己醇是生产己内酰胺、己二酸、聚酰胺等有机产品的重要中间体。工业生产方法主要有环己烷氧化法、苯酚加氢法、环己烯水合等方法,但目前大部分工业生产环己醇采用环己烷氧化法。该方法虽然技术比较成熟,但仍存在环己烷单程转化率低、醇酮选择性不高以及安全和环保等缺点。随着绿色化工的兴起与发展,环己烯水合法制备环己醇越来越受研究者们的关注。由于该反应是在水相中进行,且环己烯在水中的溶解度低、催化剂活性不高等原因,水合反应转化率较低,环己醇的收率不高。因此,亟待发展一种新的水合工艺,提高这一过程的效率。本文针对现有的水合HZSM-5(Si/Al=38)分子筛催化剂进行改性,探索了新的水合工艺条件,提高了环己烯转化率和环己醇的收率。具体研究结论如下:本文首先考察了不同类型的分子筛以及一些酸性催化剂对环己烯水合反应的影响,发现水热稳定性较好的HZSM-5对该反应表现出较好的催化性能;在此基础上进一步考察了不同硅铝比的HZSM-5对水合反应的影响,结果表明,硅铝比为38的HZSM-5具有较好的催化性能;接着以硅铝比为38的HZSM-5为催化剂,探索最优反应条件,并在最优反应条件下考察催化剂的稳定性,结果表明,该催化体系的最优反应条件是:温度130℃,反应时间3 h,反应压力0.5 MPa,催化剂用量20%,烯水比2:5(v:v),转速900 rpm,此时环己烯的转化率为9.0%,环己醇的选择性为99.5%,且催化剂具有较好的稳定性。通过XRD、SEM、BET、Py-FTIR、NH3-TPD、FT-IR、TG-DTG等表征手段揭示了HZSM-5的微观结构特征,同时还推导了可能的水合反应机理。其次,为了进一步提高此过程的反应效率,对催化性能较好的HZSM-5(Si/Al=38)进行改性,重点考察了不同酸及酸浓度对分子筛改性的影响,实验结果表明,采用HNO3改性后的催化剂效果较好;同时,采用HNO3对不同类型的分子筛以及不同硅铝比的HZSM-5进行改性对比,发现硅铝比为38的HZSM-5展示了具有较好的催化性能。并进一步考察了改性条件(如HNO3浓度、处理温度、处理时间等)对HZSM-5催化性能的影响,结果表明,改性后的HZSM-5展示了较好的催化性能,在反应温度120℃,反应时间4 h,烯水体积比为2:5,催化剂用量20%,转速900 rpm,反应压力为0.5 MPa的条件下,环己烯的转化率可达12.2%,环己醇的选择性接近100%,且催化剂稳定性好。并通过XRD、SEM、BET、Py-FTIR、NH3-TPD、FT-IR、TG-DTG等一系列表征,证实了硝酸改性后的HZSM-5微观结构基本保持完整。该法提高了环己醇收率,对于实现以苯为原料合成己内酰胺具有重要的理论意义和应用前景。