隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展，樹脂作為固體酸堿催化劑在醚化和醚鍵裂解反應、水合反應、酯化反應、縮合和環(huán)化反應等領域中的應用也得到不斷地發(fā)展。它作為固體酸、堿催化劑與硫酸、鹽酸、氫氧化鈉(鉀)這些常規(guī)的酸、堿催化劑的作用是一樣的。
催化劑樹脂是攜帶了能夠催化反應的活性官能團的不溶性聚合物。 “強酸型陽離子交換樹脂”和“強堿型陰離子交換樹脂”可以被用作催化劑，視催化工藝選擇催化劑，即根據(jù)催化特定反應所需要的功能類型。然而，“強酸型陽離子樹脂”則在工業(yè)中應用的更普遍，用于那些使用礦物質酸做催化的反應中。它們可以被用來替代H2SO4和PTSA(對甲苯磺酸)等?！皬妷A型陰離子交換樹脂”常用于堿催化反應中。
催化劑樹脂的優(yōu)勢
作為固體催化劑的性質，樹脂催化劑是異質性的，與同質催化劑相比具有以下優(yōu)勢:
1、容易從反應混合物中分離出來，因此適合于連續(xù)反應;
2、不需要中和或者濃縮催化劑;
3、可以重復使用數(shù)個工藝周期;
4、消除了廢物處理問題;
5、對于所需產(chǎn)物有更高的選擇性和較少的副產(chǎn)物;
6、減少了對設備的腐蝕程度;
7、是保證期望的反應效率和更高的產(chǎn)出率的一種清潔安的生產(chǎn)工藝。
用樹脂催化劑催化的工藝類型
離子交換樹脂催化劑可以分為兩種類型
1、水相反應：催化作用中，水是反應的一個組成部分或者水性體系或者是水和有機溶劑的混合物;
2、非水相反應：催化作用中水不是反應的一個組成部分。
在種工藝中，可以使用凝膠型或者大孔型催化劑;在種工藝中，大孔型催化劑比凝膠型的作用更好，因為在非極性溶液存在的時候，樹脂架構的溶脹不充分會導致非常差的擴散和反應的動力學。
對于非水相催化工藝，微量的水存在，對整個反應速率都是不利的，因為水具有極高的極性，被強烈的吸附在樹脂的表面。
工業(yè)中用樹脂催化劑工藝的反應類型
攪拌反應器
1、裝有渦輪葉片葉輪和擋板的攪拌反應器用于裝載了催化劑樹脂的間歇式反應。確保催化劑適當?shù)膽腋≡诜磻旌衔镏虚g是非常重要的;
2、帶有擋板的渦輪攪拌器是確保反應混合物和樹脂催化劑之間具有合適的速度差所必需的;
3、需要監(jiān)測攪拌器的速度以確保具有足夠的剪切，但無論如何不能在較高的一側，因為這將導致催化劑珠粒的磨損。
固定床反應器
連續(xù)固定床反應器也被用于用樹脂催化劑催化的“液液”反應，例如用苯酚制造壬基酚。這樣的反應器也用于用樹脂做催化劑催化的“氣液”反應，例如用苯酚異丁烯去生產(chǎn)叔丁基苯酚的反應。
催化劑與反應物合適的接觸時間以及反應物的流體動力學都是重要的標準。那么，如何確定所需要樹脂催化劑的量呢?
這可以通過對所述的非均相催化劑的哈米特酸度值(Hammett)和樹脂催化劑所對應的值來確定。例如，TulsimerT-63MP的哈米特酸度值為2.2.這相當于40%的硫酸的哈米特酸值。因此，所用的TulsimerT-63MP的量大約為所用硫酸的質量的2.5倍。(對于需要用1Kg硫酸的，可以使用2.5Kg TulsimerT-63MP樹脂。)
影響樹脂催化劑活性的因素
1、存在的一些雜質離子，像Na+ K+ Ca2+等會傷害H+陽離子樹脂催化劑;像碳酸鹽，氯化物和硫酸鹽可能會傷害陰離子催化劑樹脂。
2、有機污染物會阻塞聚合物基質或者官能團，從而導致催化劑活性的整體下降。
3、更高的工藝溫度會影響強酸型樹脂催化劑的官能團，這將是不可逆的;還有聚合物基質在高溫下有可能會變得不穩(wěn)定。
使用Tulsimer催化劑樹脂工藝的案例
芳香烴的烷基化
烷基酚是通過苯酚的烷基化制備的，或者在用陽離子交換樹脂做催化劑用烯烴代替苯酚制得。
例如，十二烷基苯酚選用苯酚和1-十二碳烯制備。
這個反應對水具有極高的敏感度，水將嚴重阻礙反應的速率和十二烷基酚的鄰為比率。
其它可以使用TulsimerT-63MP催化的工藝
壬基酚=苯酚與壬烯
異丙苯=苯與丙烯烷基化
叔丁基=苯酚與異丁烯
......
雙酚
雙酚是由苯酚和羧基化合物如丙酮，在樹脂催化劑的催化下反應制得。這個反應的速率可以通過推廣樹脂催化劑促進劑來提高。
酯化
催化劑樹脂非常適合于用烯烴和醇為原料的酯化反應。用醇的酯化反應酯化作用生成的水應該在反應過程中連續(xù)不斷的去除掉。
例如，甲醇與乙酸生成的乙酸甲酯。
水被去除可以促進反應向著前進的方向進行
當烯烴被用于酯化反應中，它是無水的酯化反應，例如苯酚與烯烴的酯化反應。
例如，醋酸與莰烯的酯化反應：
酯交換
乙酸甲酯與正丁醇的酯交換反應通過使用樹脂催化劑催化生成乙酸丁酯和甲醇，這已經(jīng)在PVA行業(yè)成熟應用，乙酸甲酯作為副產(chǎn)物出現(xiàn)。
縮醛或縮酮
醛或酮與醇反應制得縮醛或者縮酮。乙二醇與甲醇在樹脂催化劑的催化作用下反應生成1.3- 二氧戊環(huán)，用于涂料工業(yè)的溶劑。乙醛是由甲醛和乙醇反應形成的。
一般反應：
醚化
非常普遍，陽離子催化劑樹脂廣泛應用于醚的生產(chǎn).
例如:
MTBE (甲基叔丁基醚): 異丁烯與甲醇反應制備;
ETBE (乙基叔丁基醚): 異丁烯與乙醇反應制備;
TAME (叔戊基甲基醚): 甲醇與異戊醇反應制備;
這些常作為辛烷增強劑用在無鉛汽油中：
使用Tulsimer催化劑樹脂的催化工藝
苯酚烷基化、芳烴的烷基化、酯化、酯交換、縮醛或縮酮、羥醛縮合、冷凝、Knovenagel縮合反應、醚化、烯烴的水合、水解、聚合和異構化、二聚、加氫。
Tulsimer固體催化劑樹脂產(chǎn)品：
1、酯化、烷基化、醚化：
可使用TulsimerT-63MP、TulsimerT-66MP、TulsimerT-62MP;
2、縮合、雙酚A：
可使用TulsimerT-38、TulsimerT-3825;
3、堿催化反應：
可使用TulsimerA-74MP;
4、反應基團的保護與脫保護：
可使用TulsimerT-308、Tulsimer308M
除了上述標準產(chǎn)品外，我們還可以根據(jù)工藝需要而加工，Tulsimer催化劑樹脂可以被制成干、濕兩種形式供應。同時，為了更好的滿足客戶特定的工藝需求，科海思可進行定制化服務。
關于我們：
科海思(北京)科技有限公司成立于2010年，致力于環(huán)保技術革新，圍繞企業(yè)在廢水處理、資源回收、凈水處理、危廢處理、工藝缺陷等環(huán)境治理過程中成本高、難度大、穩(wěn)定性差的現(xiàn)狀，為企業(yè)提供更高效、可持續(xù)、的解決方案。作為行業(yè)技術推行者，2011年與美國Thermax集團、德國Watch集團合作成為其中國區(qū)總代理，將“特種離子交換樹脂”引進國內，基于國情進行工藝創(chuàng)新，添補行業(yè)空缺，完成技術。在推廣實踐中，倡導 “環(huán)保治理化”新理念，運用先進技術在治理的同時進行廢物資源再生，將企業(yè)環(huán)保建設從單純投入轉為開源投資。
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