固體酸、堿催化劑的制備及催化合成十二烷二酸二異辛酯的工藝研究.pdf

1、十二烷二酸二異辛酯又稱(chēng)十二烷二（2-乙基己基）酯。為無(wú)色透明aaa液體且不溶于水，可溶于大多數(shù)的有機(jī)溶劑。十二烷二酸二異辛酯具有熔點(diǎn)低粘度高等優(yōu)點(diǎn)，具有較為廣泛的應(yīng)用。例如，可以用于研制使用50年的飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油也可用于替代制冷劑潤(rùn)滑油。傳統(tǒng)合成十二烷二酸二異辛酯所使用的催化劑為硫酸或?qū)妆交撬?。本課題以自制的固體酸和固體堿作為催化劑來(lái)替代硫酸或?qū)妆交撬?，取得了以下的一些研究成果?br>　?。?）采用沉淀-浸漬法制備了

2、固體超強(qiáng)酸SO42-/ZrO2催化劑，經(jīng)FT-IR、XRD、熱重、哈密特指示劑法、SEM、BET對(duì)制備的固體超強(qiáng)酸進(jìn)行表征。紅外圖譜顯示屬于SO42-/MxOy型固體超強(qiáng)酸；哈密特指示劑顯示固體超強(qiáng)酸SO42-/ZrO2的酸強(qiáng)度為-16.02～-14.52，具有很強(qiáng)的酸性；熱重圖譜同時(shí)也表明固體超強(qiáng)酸催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性；電鏡相片可看出催化劑表面呈現(xiàn)疏松狀結(jié)構(gòu)，可能是由于二氧化鋯的小顆粒團(tuán)聚堆積而形成的，顆粒的粒徑大小不均，大約為2

3、00-500nm，孔徑分布較寬，同時(shí)BET表明催化劑具有較高的比表面積，為115m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料，采用SO42-/ZrO2固體酸催化劑合成十二烷二酸二異辛酯?？疾炝朔磻?yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比、催化劑的用量等條件對(duì)合成反應(yīng)的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為130℃，醇酸物質(zhì)的量比為4:1，反應(yīng)時(shí)間是5h，催化劑用量為酸的量的1.5％wt，酯化率為98.4％。催化劑不經(jīng)處理可循環(huán)使用

4、，使用五次以后酯化率為95.3％。同時(shí)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化，排列出各個(gè)因素對(duì)產(chǎn)率的影響順序。
　?。?）采用水熱改性法制備了固體堿CaO-ZrO2催化劑，并以水熱改性和未經(jīng)改性的的固體堿催化劑進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)比，水熱法制備的固體堿催化劑相對(duì)于未經(jīng)水熱法制備的固體堿催化劑具有更高的比表面積和較強(qiáng)的堿性，在此基礎(chǔ)上對(duì)水熱法制備固體堿催化劑的制備工藝進(jìn)一步優(yōu)化。經(jīng)XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM、EDS等對(duì)制備的固體

5、堿催化劑進(jìn)行表征。考察了水熱時(shí)間對(duì)酯化率的影響。XRD圖譜顯示經(jīng)過(guò)水熱改性的固體堿催化劑在2θ=30°的衍射峰矮且寬。說(shuō)明水熱改性使衍射峰的強(qiáng)度減弱了，衍射峰的強(qiáng)度減弱說(shuō)明其長(zhǎng)程有序性降低。而長(zhǎng)程有序性的降低則意味著會(huì)產(chǎn)生更多的表面缺陷位。而表面缺陷位往往是催化劑的活性中心。紅外譜圖顯示，經(jīng)過(guò)水熱處理的Zr-O鍵的振動(dòng)峰向低波數(shù)位移。表明經(jīng)過(guò)水熱處理后導(dǎo)致固體堿催化劑中的Ca2+部分取代了ZrO2晶體中的部分Zr質(zhì)點(diǎn)，從而形成了Ca-O

6、-Zr結(jié)構(gòu)。催化劑形貌規(guī)整，粒徑分布均勻從而形成一種類(lèi)似海綿狀的復(fù)合物。經(jīng)過(guò)水熱處理的比表面積為325m2/g，要高于未經(jīng)水熱處理的比表面積286m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料，采用CaO-ZrO2固體堿催化劑合成十二烷二酸二異辛酯?？疾炝朔磻?yīng)溫度、原料配比、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的用量等條件對(duì)合成反應(yīng)的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為220℃，醇酸摩爾比為3:1，反應(yīng)時(shí)間是7h，催化劑用量為酸的量的

7、2.5％wt，酯化率為99.19％。催化劑在水熱釜中最佳的老化時(shí)間為24h。催化劑不經(jīng)處理可循環(huán)使用，使用五次以后酯化率為96.66％。同時(shí)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行優(yōu)化，排列出各個(gè)因數(shù)對(duì)產(chǎn)率的影響順序。
　?。?）對(duì)運(yùn)用這兩種催化劑催化合成的十二烷二酸二異辛酯分別進(jìn)行油品的性能檢測(cè)。檢測(cè)的項(xiàng)目為：酸值、粘度、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、磨斑。合成的十二烷二酸二異辛酯潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的性能指標(biāo)為：酸值<0.1；100℃運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）4.9-5.