丙烯催化環(huán)氧化反應吸附擴散的分子模擬研究.pdf

1、環(huán)氧丙烷(PO)是一種重要的化工原料，傳統(tǒng)PO生產方法能耗高，污染大，使用鈦硅分子篩(TS-1)催化氧化丙烯制備PO的方法也存在催化劑容易失活的問題，引進超臨界二氧化碳(SC-CO2)為丙烯環(huán)氧化反應的溶劑則能獲得較好的效果。本課題的目的就是研究超臨界條件的引入對于丙烯環(huán)氧化反應的影響。 由于分子篩孔道結構復雜，本文引入分子模擬技術進行研究。首先在333K、400KPa、甲醇為溶劑的傳統(tǒng)丙烯環(huán)氧化反應條件下利用Materials

2、 Studio軟件的Sorption模塊對丙烯、H2O2等組分在分子篩中的吸附性質進行計算：利用Forcite模塊對丙烯、H2O2、PO等組分在分子篩中的擴散性質進行計算；然后在328K、10MPa、SC-CO2為溶劑的超臨界反應條件下對以上性質進行了相應計算?？偨Y分析所得數據，得到以下主要結論：1.相對于傳統(tǒng)反應體系，超臨界反應體系下丙烯、H2O2等組分在TS-1中的吸附量較高。對于分子篩參與催化的反應體系，反應物組分在分子篩中吸附量

3、越高則其反應速率越快。2.不論在傳統(tǒng)反應體系或者超臨界反應體系中，丙烯分子在TS-1中均傾向于吸附在直孔道當中；而H2O2分子在TS-1中的吸附位分布比較均勻，但和丙烯混合吸附時由于競爭吸附而更多的吸附在曲折孔道當中。3.CO2分子比甲醇分子更小，與丙烯和H2O2等分子競爭吸附的能力較低，因此在超臨界反應條件下反應組分能達到較高吸附量。4.反應組分在SC-CO2中的無限稀釋擴散系數比其在甲醇中高一個數量級，超臨界流體優(yōu)異的擴散性能有助于