论文总字数：13537字

摘 要

异丙苯是有机化工中的一种重要原材料，主要用于生产丙酮和苯酚，少量用于生产苯乙酮、合成树脂以及合成橡胶用到的单体ɑ-甲基苯乙烯等。目前异丙苯生产的研究主要集中在催化剂性能方面。高催化活性、高烷基化转移、高异丙苯转化率将是未来催化剂研究的重点。

由于在浸没式膜反应器应用于β分子筛催化苯烷基化制异丙苯反应中会副产少量水，实验中既要要求对催化剂的良好截留，同时又要要求对反应液的完全滤过，因此，考虑到膜本身的亲疏水性，膜分离技术在对产物的分离过程中油-水-催化剂三相的过滤就成了现实的问题。膜分离技术是最近十年间发展起来的一种分离技术，特别是浸没式膜反应器，将反应与分离进行结合，有效节省了设备、能源等开支。本文将讨论催化剂分散在纯有机相、纯水相和油-水混合相中的陶瓷膜过滤通量、过滤液组成以及陶瓷膜管的污染情况。为后续的苯烷基化反应-膜分离耦合工艺提供基础数据。

关键词：异丙苯 一体式膜反应器 陶瓷膜

The study of membrane filtration in oil-water-alkylation system when synthetic cumene

Abstract

Cumene is a very important raw material which is mainly for the production of acetone and phenol, small amount of it used to produce acetophenone, synthetic resin, monomer of ɑ-vinyltoluene which is the material of rubber. Now, the research to the production of the cumene is focus on the property of the catalyst. In future, people will get more focus on the catalyst which has high catalyst activity, high property of alkylation transfer, high percent conversion of cumene.

Because of the production of water, filtering out the water and oil from the system of oil-water-alkylation has become a problem. Membrane separation technology was development rapidly in 10 years. Especially, the development of submerged membrane reactor, it can mix the reaction and separation together. This can save the budget of equipment and energy. This paper will discuss the filtration flux of ceramic membrane, the filtrate composition and the membrane fouling state in which the alkylation separate in the water, oil and oil-water system.

Key Words: Cumene; Submerged membrane reactor; Ceramic membrane

目 录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 文献综述 5

1.1 异丙基苯的性质和用途 5

1.2 合成异丙苯的反应机理 5

1.3异丙基苯的生产工艺 6

1.4 β沸石 8

1.5 膜反应器 8

1.5.1 浸没式膜反应器 9

1.5.2 大孔膜反应器 9

1.5.3 膜污染问题 9

1.6 膜分离 10

1.6.1 膜分离的概况 10

1.6.2 膜分离机理 10

1.6.3 膜分离的应用 12

1.6.4 膜分相应用的局限性 13

1.7 本文的研究目的与内容 13

第二章 实验部分 15

2.1 实验原料及设备 15

2.2 实验装置及实验方法 15

2.2.1实验装置 15

2.2.2 实验方案 16

2.3 实验步骤 17

第三章 结果与讨论 18

3.1 高压过滤实验结果 18

3.1.1纯水体系高压过滤实验 18

3.1.2纯有机相（正己烷）体系高压过滤实验 19

3.1.3 50%水 50%正己烷双组分的过滤实验 19

3.2 过滤不同体系膜面吸附催化剂行为 23

第四章 结论和展望 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 文献综述

1.1 异丙基苯的性质和用途

异丙苯是一种无色有特殊芳香气味的液体，分子式为C₉H₁₂，密度为0.864 g/mL，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯和四氯化碳。在上世纪40年代被用作提高发动机燃料辛烷值的添加剂，同时它是有机化工中的一种重要原材料，主要用于生产丙酮和苯酚，少量用于生产苯乙酮、合成树脂和合成橡胶用到的单体ɑ-甲基苯乙烯等。目前世界上90％以上的苯酚是通过异丙基苯法生产的，苯酚和丙酮作为基本工业原料和溶剂，他们的需求量日益增多，而这也使得异丙基苯的需求量逐年增加。

1.2 合成异丙苯的反应机理

苯与丙烯烷基化反应合成异丙苯属于正碳离子机理反应，是典型的付克反应。主产物为异丙苯，副产物有二异丙苯、三异丙苯和正丙苯。苯丙烯烷基化生成异丙苯在催化剂的作用下反应机理历经下面三步^[1]：

该反应首先在质子酸的作用下，丙烯活化生成异丙基正碳离子，异丙基正碳离子进攻苯环形成σ络合物中间过渡态，再质子离去生成异丙苯。生成的异丙苯可在异丙苯作用下继续发生反应，进行深度烷基化，生成多异丙苯；异丙苯也可以异构化为正丙苯；异丙基正碳离子也会与丙烯发生聚合反应，生成其他的聚合产物。在工业生产中，二异丙苯和三异丙苯可以与苯发生歧化反应生成异丙苯，以提高收率。烷基化反应如图1.4^[2]。

1.3异丙基苯的生产工艺

最早的异丙基苯是用磷酸硅藻土催化剂进行苯与丙烯发生气相烷基化反应或以硫酸为催化剂进行液相烷基化反应。此后，由于异丙基苯氧化生产苯酚的工艺得以完善，出去了生产异丙基苯的经典方法即美国环球油品公司（UOP）的固体磷酸法（SPA法）和Monsanto/Lummus Crest公司的改进AlCl₃。

SPA催化剂由负载于硅藻土上的正磷酸、焦磷酸和聚磷酸的复杂混合物组成。为保持催化剂的活性，需连续向反应器中注入少量水，致使催化剂不间断地释放出磷酸，造成下游设备腐蚀。1982年Monsanto与Lummus公司共同开发了以AlCl3为催化剂的均相法乙苯和异丙苯合成工艺。该工艺与SPA工艺相比，苯与丙烯物质的量比较低，操作温度也较低^[3]。但是催化剂腐蚀性强，污染严重且后处理繁杂^[4]。

请支付后下载全文，论文总字数：13537字