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      一種直接催化氧化苯酚制苯二酚的方法

      文檔序號:3579832閱讀:465來源:國知局
      專利名稱:一種直接催化氧化苯酚制苯二酚的方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種苯酚直接氧化制苯二酚(包括鄰苯二酚和對苯二酚)的方法,其特征在于在液固相體系內(nèi)完成反應(yīng),使用含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩催化劑,以水或有機(jī)物為溶劑,稀過氧化氫水溶液為氧化劑,常壓直接氧化苯酚制苯二酚。
      鄰苯二酚和對苯二酚都是重要的有機(jī)化工原料,具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)的苯二酚生產(chǎn)工藝大都由苯的其它衍生物出發(fā),(1)苯胺氧化法生產(chǎn)對苯二酚,它包括兩步反應(yīng),首先苯胺在硫酸中被氧化為對苯醌,再在水中被鐵粉還原成對苯二酚,最后經(jīng)濃縮、脫色、結(jié)晶、干燥得產(chǎn)品。該工藝副產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的錳鹽、鐵鹽及硫銨,必須在木制容器或有內(nèi)襯的鋼桶內(nèi)反應(yīng),環(huán)境污染嚴(yán)重,生產(chǎn)成本高。(2)二異丙苯(DIPB)過氧化,首先在酸性催化劑(磷酸硅藻土或AlCl3)存在下,由苯與丙烯烷基化合成二異丙基苯,分離出對位異構(gòu)體,并將間位異構(gòu)體轉(zhuǎn)位為對二異丙基苯。使分出的對二異丙基苯與純氧反應(yīng),生成過氧化二異丙苯(MHP),繼續(xù)氧化得到二過氧化二異丙苯(DHP),后者在酸性催化劑存在下分解為對苯二酚和丙酮,再經(jīng)中和、萃取分離提純后得產(chǎn)品。該工藝的副產(chǎn)物多且成分復(fù)雜,分離困難,污染環(huán)境。(3)鄰氯苯酚水解生產(chǎn)鄰苯二酚,是以苯酚為原料,經(jīng)氯化、水解、酸化、精制而得產(chǎn)品。該工藝分五個步驟,反應(yīng)過程復(fù)雜,副產(chǎn)物多且要使用Cl2、NaOH、HCl、H2SO4等,環(huán)境污染嚴(yán)重對反應(yīng)裝置要求高。
      70年代以后,由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面的需要,人們相繼開發(fā)了以苯酚為原料、過氧化氫為氧化劑生產(chǎn)苯二酚的方法,(1)RhonePoulene法(Ger P2,321,747;Ger P2,410,758),采用HClO4作催化劑,H3PO4為助催化劑生產(chǎn)苯二酚,苯酚轉(zhuǎn)化率5%,過氧化氫利用率70%,苯二酚選擇性90%,焦油生成量10%,苯二酚異構(gòu)體的鄰對比1.4。由于使用了HClO4和H3PO4等,后處理工藝復(fù)雜,腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重,催化劑與產(chǎn)物分離困難,苯酚單程轉(zhuǎn)化率偏低,生產(chǎn)成本高。(2)Brichime法(Brit P1,332,420;Brit P2,341,743;Brit P2,407,398)采用Fe2+/Co2+作催化劑,過氧化氫液相氧化苯酚制苯二酚,過氧化氫水溶液濃度60%,苯酚轉(zhuǎn)化率10%,過氧化氫利用率50%,苯二酚選擇性80%,焦油生成量20%,所用過氧化氫濃度過高,生成焦油多,催化劑與產(chǎn)物分離困難,且存在催化劑壽命問題。(3)Ube法以60%硫酸和甲基異丁基酮為催化劑,過氧化氫為羥基化劑,反應(yīng)溫度70℃,苯酚轉(zhuǎn)化率低于5%,苯二酚選擇性90%,鄰苯二酚和對苯二酚比1.5。其缺點是苯酚轉(zhuǎn)化率低,循環(huán)量大,生產(chǎn)成本高。(4)Enichem法(USP4,410,501;Brit P2,116,974)使用含鈦雜原子分子篩TS-1為催化劑。以水或丙酮作溶劑,以質(zhì)量濃度30%的過氧化氫水溶液作氧化劑,苯酚轉(zhuǎn)化率25%,過氧化氫利用率75%,苯二酚選擇性90%。但催化劑的反應(yīng)孔道孔徑較小(<0.7nm),反應(yīng)物和生成物不易迅速擴(kuò)散,反應(yīng)速度較慢,而且催化劑合成工藝復(fù)雜,價格昂貴,生產(chǎn)成本高。
      本發(fā)明涉及一種苯酚直接氧化制苯二酚(包括鄰苯二酚和對苯二酚)的方法。更具體的說,本發(fā)明是關(guān)于一種使用含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩催化劑,在此引入本發(fā)明人提交的中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?0135837.5中提到的內(nèi)容,以水或有機(jī)物為溶劑,稀過氧化氫水溶液為氧化劑,在溫度不高于80℃,在液固相體系內(nèi)常壓直接催化氧化苯酚制苯二酚的方法。
      使用本發(fā)明提供的方法,反應(yīng)條件溫和,苯酚轉(zhuǎn)化率高,可聯(lián)產(chǎn)鄰苯二酚和對苯二酚,生成焦油很少。
      使用本發(fā)明提供的方法,其特征在于催化劑是含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩,催化性能優(yōu)于TS-1分子篩。苯酚轉(zhuǎn)化率高,循環(huán)量小,苯二酚選擇性高;反應(yīng)結(jié)束后只需將催化劑濾出,易于催化劑與產(chǎn)物分離;產(chǎn)物用常規(guī)減壓蒸餾分離方法精制,能耗低,無污染,是清潔工藝。
      使用本發(fā)明提供的方法,其特征在于所述的過氧化氫水溶液的濃度小于或等于30%。過氧化氫可一次加入或分?jǐn)?shù)次加入,也可連續(xù)滴加。
      使用本發(fā)明提供的方法,反應(yīng)溫度不高于80℃,有利于限制焦油的生成,提高雙氧水的有效利用率。
      使用本發(fā)明提供的方法,反應(yīng)時間少于6小時。
      按照本發(fā)明提供的方法,可使用水或有機(jī)物作溶劑,所述的有機(jī)物為醇類、含有2至7個碳原子的羧酸(如乙酸)、丙酮、乙腈。由于可使用水為溶劑,進(jìn)一步降低了苯二酚的生產(chǎn)成本。
      按照本發(fā)明提供的方法,催化劑按質(zhì)量計不大于苯酚的10%。
      按照本發(fā)明提供的方法,苯酚/過氧化氫摩爾比為1~10,苯酚轉(zhuǎn)化率可達(dá)49%,目的產(chǎn)物選擇性>95%。
      下面的實施例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步的說明,但并不因此而限制本發(fā)明。
      表1說明具有不同SiO2/RE2O3摩爾比的不同RE(稀土)-MOR沸石的催化劑表1
      實施例1~4使用不同SiO2/RE2O3摩爾比的含稀土雜原子MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩催化劑,在下列反應(yīng)條件下進(jìn)行苯酚羥基化反應(yīng),反應(yīng)結(jié)果見表2。
      5.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g催化劑,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于3的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于60℃反應(yīng)4小時。
      表2說明實施例1~4的反應(yīng)結(jié)果表2
      實施例55.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g催化劑,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于2的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于70℃反應(yīng)4小時,反應(yīng)結(jié)果見表3。
      對比例15.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g TS-1分子篩催化劑,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于2的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于70℃反應(yīng)4小時,反應(yīng)結(jié)果見表3。
      對比例25.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g CeO2,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于2滴加26.40%過氧化氫水溶液,于70℃反應(yīng)4小時,反應(yīng)結(jié)果見表3。
      表3
      實施例65.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g催化劑M-2,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于2的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于50℃反應(yīng)2小時,得苯酚轉(zhuǎn)化率為9%,產(chǎn)物中含鄰苯二酚65.1%,對苯二酚11.4%,對苯醌23.5%。
      實施例75.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g催化劑M-1,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于2的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于60℃反應(yīng)4小時,得苯酚轉(zhuǎn)化率為17.2%,產(chǎn)物中含鄰苯二酚64.9%,對苯二酚34.7%,對苯醌0.4%。
      實施例85.00g苯酚溶于16.0g去離子水后,加入0.25g催化劑M-3,按苯酚/過氧化氫摩爾比等于1的量,滴加26.40%過氧化氫水溶液,于70℃反應(yīng)4小時,得苯酚轉(zhuǎn)化率為49.2%,產(chǎn)物中含鄰苯二酚64.9%,對苯二酚34.7%,對苯醌0.4%。
      權(quán)利要求
      1.一種直接催化氧化苯酚制苯二酚的方法,其特征在于在液固相體系內(nèi),使用含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩為催化劑,以水或有機(jī)物為溶劑,稀過氧化氫水溶液為氧化劑,在溫度不高于80℃,常壓下直接氧化苯酚制苯二酚。
      2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中苯二酚是鄰苯二酚或?qū)Ρ蕉印?br> 3.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的過氧化氫水溶液的濃度小于或等于30%。
      4.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中反應(yīng)溫度為30~80℃。
      5.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的溶劑為水或醇類、含有2至7個碳原子的羧酸、丙酮、乙腈中一種或幾種的混合物。
      6.按照權(quán)利要求5所述的方法,其中含有2至7個碳原子的羧酸是乙酸。
      7.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中催化劑按質(zhì)量計不大于苯酚的10%。
      8.按照權(quán)利要求1所述的方法,其中苯酚/過氧化氫摩爾比為1~10。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種直接催化氧化苯酚制苯二酚(包括鄰苯二酚和對苯二酚)的方法和相關(guān)分子篩催化劑,其特征是使用含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩作催化劑,以濃度小于或等于30%的稀過氧化氫水溶液直接氧化苯酚制苯二酚。本發(fā)明方法的苯酚轉(zhuǎn)化率可達(dá)49%,苯二酚選擇性>95%,反應(yīng)結(jié)束,將催化劑濾出后,用常規(guī)減壓蒸餾法精制產(chǎn)品,是一種清潔的無污染工藝。本發(fā)明使用的含稀土雜原子的MOR結(jié)構(gòu)沸石分子篩生產(chǎn)價格低,具有理想的工業(yè)實用性。
      文檔編號C07C39/08GK1305982SQ01100050
      公開日2001年8月1日 申請日期2001年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月5日
      發(fā)明者祁曉嵐, 劉希堯, 蒙根 申請人:劉希堯
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