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金刚烷是新一代精细化工原料,它具有独特的结构和性质,并在医药、功能高分子、润滑剂、催化剂、照相感光材料等领域具有广泛用途。金刚烷是由桥式四氢双环戊二烯经异构化反应而得。以前的研究主要集中在三氯化铝催化剂作用下一步异构化得到金刚烷,但是该法腐蚀设备腐蚀严重,有大量焦油生成,产品收率低。因此,为了克服上述缺陷,本文一方面研究由三氯化铝催化剂两步法制备金刚烷以减少三氯化铝的用量,另一方面研究以沸石分子筛为催化剂异构化制得金刚烷。本论文的主要研究工作总结如下:(1)两步法AlCl3催化剂。以三氯化铝为主催化剂,微量水为助催化剂,研究了由桥式四氢双环戊二烯异构化为挂式四氢双环戊二烯并进一步异构化为金刚烷的每步反应的最佳条件。实验结果表明endo-TCD异构化为exo-TCD的适宜工艺条件为:反应温度30℃、反应时间0.5h、AlCl3与endo-TCD的摩尔比为0.24、溶剂1,2-二氯乙烷与endo-TCD的摩尔比为0.3,exo-TCD的收率达到98.7%;exo-TCD异构化为ADH的适宜工艺条件为:反应温度80℃、反应时间5h、AlCl3与endo-TCD的摩尔比为0.56、加水量与催化剂AlCl3的质量比为0.01。在上述工艺条件下,金刚烷的收率达86.4%。(2)典型沸石催化剂。对USY、Hβ、HM及HZSM-5等4种沸石分子筛在桥式四氢双环戊二烯异构化反应中的催化性能进行了比较,并用NH3-TPD对催化剂的性质进行了表征。结果表明,沸石分子筛的酸性质和孔结构是影响催化剂活性和选择性的主要因素,总酸量大有利于提高催化活性,强酸中心有利于提高金刚烷的选择性。催化活性大小顺序为USY>Hβ>HM>HZSM-5,但金刚烷的选择性顺序为Hβ>HM>USY>HZSM-5。(3)超稳Y沸石分子筛。以催化活性高的USY为催化剂,研究了异构化反应的实验条件。结果表明,超稳Y沸石由于具有开放的孔结构和以弱酸和中强酸为主的酸强度,对endo-TCD异构化合成ADH具有较高的催化活性,其最适宜的活化焙烧温度为623K。合成ADH的适宜条件为反应温度250℃、n(cyclohexane)/n(endo-TCD)=5、w(USY)=25%、初压0.8MPa、反应时间3h,endo-TCD转化率达到95.6%,金刚烷的收率达到24.1%。