微反應(yīng)器在芳烴硝化中的應(yīng)用研究.pdf

1、芳烴硝化一直存在強(qiáng)放熱、安全性差、環(huán)境污染等問題,利用新興的微反應(yīng)器技術(shù),以其極大的比表面積、微小的反應(yīng)體積和優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)性能,實(shí)現(xiàn)對(duì)芳烴硝化的精確控制。本文以特殊的微玻璃反應(yīng)器為核心,完成微反應(yīng)系統(tǒng)的建立,應(yīng)用于芳烴硝化研究。
　　 (1)在微反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi),重點(diǎn)探索以硝酸為硝化劑甲苯硝化工藝研究。在優(yōu)化工藝條件下對(duì)比常規(guī)反應(yīng)器,反應(yīng)時(shí)間縮短至原來的1/100,甲苯轉(zhuǎn)化率提高到94.8％,一硝化選擇性在99.4%以上,而鄰/對(duì)比

2、(o/p值)控制在1.29～1.34。在此基礎(chǔ)上將其應(yīng)用于其他芳烴的硝化,得到優(yōu)于常規(guī)反應(yīng)器的芳烴轉(zhuǎn)化率和硝化選擇性,證明了該系統(tǒng)的普適性,并從工藝評(píng)價(jià)的角度總結(jié)微反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用于芳烴硝化的優(yōu)勢。
　　 (2)將均相催化體系與微反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)合,重點(diǎn)從反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、異構(gòu)體選擇性和體系的循環(huán)催化等角度研究簡單芳烴的綠色硝化。在離子液體催化體系下,甲苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到94%,o/p值降為1.25:經(jīng)五次循環(huán)利用,轉(zhuǎn)化率仍在88%以上,o/p值小于

3、1.30;對(duì)比常規(guī)反應(yīng)器,烷基苯轉(zhuǎn)化率提高到90%以上,鹵代苯轉(zhuǎn)化率提高10%以上。在三氟乙酸鑭系鹽催化體系下,甲苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%左右,o/p值降為1.27;經(jīng)五次回收,催化劑的質(zhì)量損失小于5%,轉(zhuǎn)化率始終大于88%,o/p值控制在1.30以下;對(duì)比常規(guī)反應(yīng)器,烷基苯和鹵代苯轉(zhuǎn)化率分別提高15%和10%以上,同時(shí)烷基苯對(duì)位產(chǎn)物和鹵代苯鄰位產(chǎn)物分別提高5%左右。從NO2+理論出發(fā),探討了上述催化硝化反應(yīng)機(jī)理,完成微反應(yīng)器內(nèi)芳烴綠色硝化與