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莰烯是重要的化工原料,广泛应用于香料合成、药物合成等领域;目前莰烯的主要来源是松节油的异构化,而广西盛产松节油。因此,研究松节油的异构化对综合利用我国丰富的松节油资源很有意义。以松节油为原料,研究NH4Y、NaZSM-5型沸石分子筛为催化剂的松节油异构化反应。主要研究内容及其结果如下:(1)开展了固体酸种类对松节油异构化的研究。结果表明,NH4Y、NaZSM-5型沸石分子筛均能催化松节油异构化。(2)研究了催化剂制备条件与异构化反应的关系,考察了NaZSM-5型沸石分子筛的阳离子交换和NH4Y、NH4ZSM-5型沸石分子筛的焙烧温度、焙烧时间的影响。结果表明:催化剂最佳的制备条件是NaZSM-5型沸石分子筛经0.3 mol/L的NH4Cl溶液阳离子交换后,再在400℃下焙烧2h;而NH4Y型沸石分子筛在350℃下焙烧2h。(3)优化了催化剂用量、反应温度、反应时间等反应条件。结果表明:HY型沸石分子筛催化,当其用量为2.5g/100mL原料,反应在140℃下维持4h时,松节油的异构化效果较好,蒎烯转化率达97.02%,莰烯选择性为42.88%;而HZSM-5型沸石分子筛催化,当其用量为4.5 g/100mL原料,反应在140℃下维持4h时,松节油的异构化效果较好,蒎烯转化率达86.24%,莰烯选择性为46.95%。(4)考察了反应体系微量水对异构化反应的影响。结果表明:反应体系中的微量水过多或者过少,都会降低蒎烯转化率,但对莰烯的选择性影响不大。(5)通过研究α-蒎烯和β-蒎烯含量及萜烯氧化对异构化反应的影响,首次阐明了原料中氧化物的存在是阻碍蒎烯异构化的关键因素。(6)探索了NH4Y型沸石分子筛的脱铝改性和孔道修饰的异构化反应效应。结果表明:NH4Y型沸石分子筛经草酸脱铝后,蒎烯转化显著加快,但莰烯的选择性也显著下降;而NH4Y型沸石分子筛经硝酸镁、硝酸锌、硝酸铝溶液浸渍来负载相应的氧化物后,蒎烯转化率有所下降,莰烯选择性稍有增加。(7)HY型沸石分子筛的重复使用对异构化反应的影响的结果指出,HY型沸石分子筛连续多次重复使用,蒎烯转化率显著降低,但莰烯选择性没有明显降低,其经烧炭再生能重复利用。