固載化離子液體催化碳酸乙烯酯水解制備乙二醇[j]

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1、固載化離子液體催化碳酸乙烯酯水解制備乙二醇[J]第9卷第5期過程工程學(xué)報(bào)Vol.9No.52009年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2009固載化離子液體催化碳酸乙烯酯水解制備乙二醇1,211,211王耀紅,成衛(wèi)國(guó),孫劍,張香平,張鎖江1.中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100190;2.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京100049摘要:采用溶膠?凝膠法制備了以SiO為載體的固載化離子液體催化劑,并將其首次用于催化碳酸乙烯酯EC水

2、解2制備乙二醇EG的反應(yīng).結(jié)果表明,固載化堿性離子液體S-[bpim][HCO]對(duì)碳酸乙烯酯水解制EG反應(yīng)具有良好的催3化活性和EG選擇性,克服了非均相催化劑活性不高與均相催化劑難以分離的不足.在催化劑濃度為0.0511g/mL、溫度140℃、壓力0.4MPa及EC/HO1:2摩爾比、反應(yīng)時(shí)間3h的條件下,EC轉(zhuǎn)化率達(dá)99.7%,EG選擇性為100%.該2催化劑在循環(huán)使用5次后,EC轉(zhuǎn)化率無明顯下降,EG的選擇性始終接近100%關(guān)鍵詞:碳酸乙烯酯;水解;離子液體;固載;乙二醇中圖分類號(hào):TQ223.1

3、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009?606X200905?0904?06需求合成不同特性的離子液體,同時(shí)也容易實(shí)現(xiàn)離子液1前言[16]體的固載化.Valkenberg等利用浸漬法實(shí)現(xiàn)離子液體乙二醇EthyleneGlycol,EG是一種重要的有機(jī)化的固載化并將其用于Friedel?Craft?；磻?yīng),取得了很工原料,廣泛用于生產(chǎn)聚酯纖維、防凍劑、聚酯塑料、好的催化效果,但該方法存在離子液體易流失等不足不飽和樹脂、潤(rùn)滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑及炸為最大程度地減少離子液體的流失,提高催化效率和循[1]藥

4、等目前,工業(yè)上合成EG的主要方法為環(huán)氧乙烷[17]環(huán)使用效果,Mehnert等通過硅膠與離子液體陽(yáng)離子EthyleneOxide,EO直接水合法,該方法存在工藝流程鍵合作用合成了用于羰基化反應(yīng)的固載化離子液體,用長(zhǎng)、水比高EO/HO20?22:1,摩爾比、能耗高、選擇[18]2同樣方法合成的固載化離子液體已用于氧化、性低90%等不足.已開發(fā)的新工藝有EO催化水和[19][20]Knoevenagel反應(yīng)、Heck反應(yīng)等一系列有機(jī)合成反[2]法、碳酸乙烯酯法、合成氣合成法等,其中碳酸乙烯[21]應(yīng)中,取

5、得了較好的催化效果;Xiao等采用溶膠?凝[3]酯法被認(rèn)為是最具有工業(yè)化前景的生產(chǎn)工藝之一,該膠法實(shí)現(xiàn)離子液體的化學(xué)固載,該方法固載的離子液體法主要是由CO和EO在催化劑作用下反應(yīng)生成碳酸乙2更加均一.但還沒有固載化離子液體用于碳酸乙烯酯水烯酯EthyleneCarbonate,EC,EC再于催化劑作用下經(jīng)解反應(yīng)的報(bào)道水解制得EG,其核心是催化劑的研發(fā).EC水解催化劑[4?6,22]從已有文獻(xiàn)可知,酸、堿或鹵族元素對(duì)碳酸有均相和非均相2種類型,均相催化劑主要為堿金屬碳乙烯酯水解反應(yīng)具有催化作用.本工作

6、針對(duì)碳酸乙烯酯酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽、堿金屬氫氧化物、季磷鹽、季法水解制備乙二醇的均相催化劑難以分離、非均相催化[4?10]胺鹽、磷酸鹽、離子液體等,這些催化劑活性較高,劑活性較低等不足,利用離子液體的可設(shè)計(jì)性特點(diǎn),采但存在使用后難與產(chǎn)品分離或易分解影響產(chǎn)品質(zhì)量等用溶膠?凝膠法,實(shí)現(xiàn)了離子液體的化學(xué)固載,并將其問題;采用非均相催化劑可避免上述不足,但現(xiàn)有報(bào)道首次用于催化碳酸乙烯酯水解制EG的反應(yīng),研究其催較少且主要限于專利,深入的理論研究較少,主要包括化性能及EC水解反應(yīng)的影響因素,優(yōu)化了反應(yīng)條件,[1

7、1][12][13]活性氧化鋁、陰離子交換樹脂、堿性沸石等.活[11?13]探討了反應(yīng)機(jī)理.結(jié)果表明,與文獻(xiàn)報(bào)道的非均相性氧化鋁及堿性沸石存在反應(yīng)活性較低、反應(yīng)條件苛催化劑相比,固載化堿性離子液體S-[bpim][HCO]具有3刻、EG選擇性不高等缺點(diǎn),而陰離子交換樹脂存在不更好的催化活性和選擇性,反應(yīng)條件也更加溫和耐高溫、容易溶脹等問題.因此,亟需開發(fā)一種高活性2實(shí)驗(yàn)的非均相催化劑并對(duì)其催化機(jī)理開展系統(tǒng)的研究近年來,室溫離子液體作為新型的綠色溶劑在有機(jī)2.1原料與試劑[14,15]反應(yīng)中得到了廣泛應(yīng)

8、用,表現(xiàn)出了比常規(guī)催化劑更正硅酸乙酯TEOS,分析純、乙醇分析純、鹽酸好的活性和選擇性.利用離子液體的可設(shè)計(jì)性,可根據(jù)36%?38%,ω,分析純、甲苯化學(xué)純均為北京化工廠收稿日期:2009?03?16,修回日期:2009?05?20基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目編號(hào):20876162;中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向基金資助項(xiàng)目編號(hào):KGCX2-YW-321;國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目編號(hào):2008BAF33B04作者簡(jiǎn)介:王耀紅1982?,男,河南省漯