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本文采用重氮化-水解法制备间甲酚,并对其合成工艺进行了研究。采用气固相催化合成法制备2,3,6-三甲基苯酚(2,3,6-TMP),研究了催化剂组成、催化剂制备条件和反应条件等因素对2,3,6-TMP收率的影响,并建立了动力学模型。
首先,本文研究了间甲酚的合成工艺。分别考察了亚硝酸钠的滴加时间、重氮盐水解时间、重氮化反应时和重氮盐水解时的硫酸浓度等因素对间甲酚收率的影响。通过单因素实验和正交实验,得到较优的间甲酚生产工艺条件:亚硝酸钠的滴加时间为25 min、重氮化反应时硫酸浓度为35%、重氮盐水解时硫酸浓度为50%、重氮盐水解时间为60min,该工艺条件下间甲酚的收率为86.8%。
其次,本文研究了2,3,6-TMP的催化合成。分别考察了催化剂组成、催化剂制备条件、反应条件等因素对2,3,6-TMP收率的影响。通过单因素实验和正交实验,得到较优的2,3,6-TMP催化合成工艺条件:催化剂中正价离子摩尔数之比为Fe3+∶ Si4+∶ Cr3+∶ K+=100∶2.5∶2∶0.9;催化剂制备条件为反式加料,以氨水为沉淀剂,沉淀终点pH=6,催化剂煅烧时间≥3 h,煅烧温度为390~570℃,催化剂颗粒大小为20~40目;反应条件为反应温度380℃、液空速(LHSV)1.3 h-1、料液中各组份摩尔比为间甲酚∶甲醇∶水=1∶7∶1.5。较佳工艺条件下间甲酚的转化率为99.9%,2,3,6-TMP的收率为97.2%,间位的选择性为98.2%。此外,还考察了催化剂在较佳实验条件下的寿命,催化剂连续使用100 h后,仍具有良好的活性。
最后,本文研究了2,3,6-TMP催化合成的动力学。通过实验数据拟合得到催化反应动力学方程r=kCm-cresol,并由不同温度下的反应速率常数通过Arrhenius方程求解出反应活化能E(α)=227.15 KJ/mol。