丙烯催化環(huán)氧化反應(yīng)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(chǎn)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(jìn)超臨界二氧化碳(SC-CO2)為丙烯環(huán)氧化反應(yīng)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(yīng)的影響。 由于分子篩孔道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文引入分子模擬技術(shù)進(jìn)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(yīng)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(zhì)進(jìn)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(zhì)進(jìn)行計算；然后在328K、10MPa、SC-CO2為溶劑的超臨界反應(yīng)條件下對以上性質(zhì)進(jìn)行了相應(yīng)計算。總結(jié)分析所得數(shù)據(jù)，得到以下主要結(jié)論：1.相對于傳統(tǒng)反應(yīng)體系，超臨界反應(yīng)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(yīng)體系，反應(yīng)物組分在分子篩中吸附量

3、越高則其反應(yīng)速率越快。2.不論在傳統(tǒng)反應(yīng)體系或者超臨界反應(yīng)體系中，丙烯分子在TS-1中均傾向于吸附在直孔道當(dāng)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(dāng)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(yīng)條件下反應(yīng)組分能達(dá)到較高吸附量。4.反應(yīng)組分在SC-CO2中的無限稀釋擴散系數(shù)比其在甲醇中高一個數(shù)量級，超臨界流體優(yōu)異的擴散性能有助于