Nghiên cứu ảnh hưởng của hơi nước đến quá trình oxi hóa trực tiếp bezen thành phenol bằng oxi trên xác tác V-W-Oxit SiO2

NGHIEN
CQU
ANH HUONG CUA HOI
NaOC
DEN
QUA
TRINH OXI
HOA
TRLJC
TIER BENZEN THANH
PHENOL BANG
OXI
TREN XUC
TAC
V-W-OXIT/SiOs
Nguy§n
Thi Bich
Loc
Khoa Hod -
DHKHTN,
DHQGHN
MO DAU.
Phenol la mot trong nhiing boa chat quan trong ciia nganh cong
nghiep hoa chat. Ngay nay phenol
chii
yeu
dudc
san xuat
b^ng
phUdng
phap Cumen.

PhUdng
phap nay kha phiic tap, di tii nguyen lieu dau
la benzen qua mot s6'giai doan trung gian va san pham thu dUdc ngoai
phenol con c6 axeton. Viec tao ra axeton
nhu
mot
ddng
san pham vdi
phenol da day gia thanh cua phenol
len
cao. Vi vay, viec tim ra mot
phUdng phap mdi
nhim tdng
hdp trUc tiep phenol
tii
benzen la rat
c^n
thie't.
Trong bai bao nay,
chiing
toi trinh bay nhiing ke't qua budc dau
trong qua trinh nghien ciiu
s\l
dung oxi de oxi boa trUc tie'p benzen
thanh phenol tren
xiic
tac V-W-oxit/Si02 va nghien
citu
anh hUdng
cua hdi nUdc den qua trinh oxi hoa benzen.

THirc
NGHIEM.
-
Xiic
tac V-W-oxit/Si02 vdi thanh phan % kho'i
lUdng
V2O5
va
WO3 khac nhau trong tong bam
lUdng
bai oxit la 5% tren chat mang
SiOg
dUdc dieu che'theo phUdng phap
tbdng
thUdng di
tii
dung dich cac
muoi NH4VO3,
(NH4)ioWi204i-5H20
va
Si02.
Tam dung dich
NH4VO3 va
(NH4)IQWI204I.5H20
len
Si02
roi c6 can, sau do nung d
nhiet do
100°C
trong 5 gid va d

600°C
trong 5 gid se thu dUdc
xiic
tac
V-W-oxit/SiOs-
177
- Qua trinh oxi hoa benzen
b^ng
oxi dUdc tien hanh trong he
tho'ng
thiet
bi ddng trong do cac chat tbam gia phan
ling
(d the
khi)
dUdc
dim
qua ong phan iing
b^ng
thach anh
chiia
xuc tac. Phan
ling
dien
ra theo sd do:
H70.823
K hidroquinon, phenol, p-quinon,
axit-
^
V-W-oxit/Si02

maleic,
cacbon oxit, cacbon dioxit,

trong do san pham chinh gom: phenol (PhOH), hidroquinon (HQ) va
benzoquinon (BQ). Ba chat nay dUdc goi la cac phenol.
Phan
Ung
dUdc thUc hien trong nhiing dieu kien sau:
- Nhiet do thUc hien phan
ling:
823 K
-
Kho'i
lUdng xiic
tac: 0,2 gam
-
Ap suat rieng phan cua benzen P(CgHg): 5,6 kPa
- Ap suat rieng phan ciia oxi
P(02):
11,3 kPa
- Ap suat rieng phan cua nUdc
P(H20):
75,6 kPa
- Ap suat rieng
pb^n
cua
heli
P(He): 8,8 kPa
San pham phan
ling

dUdc phan tich bang sac ki long bieu
lUc
cao
(HPLC) Shimazdu
LC-IOAT
vdi detectd
UV-VIS
va san pham khi (CO,
CO2)
Cling vdi oxi du dUdc phan
tich
tren may sac ki khi Shimazdu
GC-8A vdi detectd TCD.
KET QUA VA THAO LUAN
Chiing toi da tie'n hanh oxi hoa benzen tren
xiic
tac V-W-oxit/Si02
vdi thanh phan % kho'i
lUdng
oxit vanadi va oxit vonfram khac nhau
trong tong ham
lUdng
hai oxit la
kh6ng-doi
va
b^ng
5% kho'i
lUdng
tinh
theo

V2O5
va
WO3
tren chat mang la
Si02.
Ke't qua cho thay
xiic
tac
V-oxit 5%/
Si02
to ra c6 hoat tinh
xiic
tac cho qua trinh oxi boa benzen
b4ng
oxi nhUng bieu suat va do chon loc tha'p. Mat khac,
xiic
tac W-
oxit khong c6 boat
tinh xiic
tac
dd'i
vdi qua trinh oxi hoa benzen.
NbUng khi 2 oxit dUdc tron
lln
vdi nhau boat tinh
xiic
tac tang ro ret.
178
Dae
biet

dd'i
vdi
xiic
tac
V(4%)-W
(l%)-oxit/Si02 chiing toi da quan sat
dUdc boat tinh
xiic
tac dat gia tri cUc dai vdi ham
lUdng
san pham cac
phenol 2,5%.
Tiep theo chiing t6i khao sat cac
xiic
tac c6 ty
le
ve kh6'i
lUdng
V2O5/WO3
la kh6ng doi va
hkng
4/1,
nhUng tong ham
lUdng
2 oxit tren
chat mang
(Si02)
thay doi dan den ke't qua thu dUdc
xiic
tac chiia 3,5

% tong
oxit/Si02
(V-W-oxit
(3,5%)/Si02)
cho boat tinh
xiic
tac cao nhat
d6'i vdi qua trinh oxi hoa benzen vdi ham
lUdng
san pham cac phenol
dat 4%. Ke't qua
chi
ra d hinh 1. Viec tang ham
lUdng xiic
tac hdn niia
chi lam tang qua trinh oxi boa benzen thanh CO va
CO2.
Tii d6 chiing
t6i sii dung
xiic
tac V-W-oxit
(3,5%)/Si02
cho
nbuCng
nghien
ciiu
tiep
theo.
;:^
c

CO
§•
1—1
B
X
12
3 4 5 6 7
Tong ham
lUdng oxit/Si02
(%)
Hinh 1. Anh
hifdng
cua ham
luang
2 oxit
tr^n
chat mang
(Si02)
den ham
lucmg
san
phim
(cac phenol)
Chiing t6i da tien hanh nghien
ciiu
khao sat do ben cua xuc tac.
Phan ling oxi hoa benzen tren
xiic
tac V-W-oxit
(3,5%)/Si02

dUdc tien
hanh trong
thdi
gian
7^
d 823 K. Sau tiing khoang thdi gian
bing
nhau
(1 gid) san pham dUdc phan tich
b^ng
HPLC va GC. Ke't qua dUdc
chi
ra d hinh 2.
179
mmol.h-lg-1
7
Thdi gian (gid)
Hinh 2. Anh hudng
th6i
gian lam viec cua xuc tac den
toe
do tao thanh san
phim
(cac phenol)
Trong thdi gian
b^t
d^u
phan
ling
(< 1 h) t6c do tao thanh COx

kha
Idn,
sau 1 gid
td'c
do tao thanh
COx giam
deu dan va sau 4 gid dat
gia tri
khdng
doi. Trong khi do td'c do tao thanh cac phenol
g^n
nhU
khdng
doi trong 7 gid.
Ket qua nay cho phep chiing t6i khang dinh do ben cua
xiic
tac du
de tien hanh nhiing nghien ciiu tiep theo.
Viec nghien ciiu cac dieu kien toi Uu cho phan iing oxi boa se dUdc
de cap den trong cac bao cao sau.
Qua tham khao mot so' c6ng trinh da c6ng b6' [1-5] chiing toi dU
doan sU c6 mat hdi nUdc trong
hSn
hdp phan ling c6 the anh hudng
den qua trinh tao thanh san pham. Trong nghien
ciiu
nay, chiing t6i
da khao sat sU anh hudng cua ye'u
t6'
nay den qua trinh oxi hoa benzen,

ke't qua dUdc chi ra d hinh 3. Khi khdng c6 mat hdi nUdc trong h6n hdp
phan ling, chu yeu xay ra qua trinh oxi hoa benzen thanh CO va
C02-
Khi
lUdng
hdi nUdc dUa vao vUdt qua 30 kPa,
toe
d6 tao thanh CO va
CO2
giam ban va
toe
do tao thanh cac phenol tang cung vdi
vi^c
tang
ap suat rieng phan cua hdi nUdc.
180
OH
c
C
100
80
•
60
40
S
20
. \
"x<
1
CO + C02

—1
1
1-
Ham luang cac phenol
—
1 1 1
10
20 30
40 50
60
70
80
;:^
tie
c
2,
B
X
PH2O
(kPa)
Hinh
3. Anh hudng ap suat rieng phan cua hoi
nude
den ham
lugmg
san
ph^m
K^T
LUAN
Qua nghien

ciiu
chiing toi da tim dUdc mot
xiic
tac mdi V-W-oxit
(3,5%)/Si02 to ra c6 boat tinh
xiic
tac cao nhat dd'i vdi qua trinh oxi boa
benzen thanh cac phenol
bing
oxi phan tii (vdi bam
lUdng
san pham
cac phenol dat 4 %).
Do ben cua
xiic
tac dam bao cho nhiing nghien ciiu dong hoc cua
qua trinh oxi hoa benzen.
Ham
lUdng
cac san pham chinh tao thanh tang ddng bie'n vdi hdi
nude CO
mat trong hdn hdp phan
iing
chiing to ring sU c6 mat cua hdi
nude
vdi nong do cao trong hdn hdp phan iing la mot trong nhiing yeu
t6'quye't dinh den bieu suat tdng hdp phenol. Noi dung nghien
ciiu
ciia
chiing toi dang tap trung vao hUdng nay va cac ke't qua nghien

ciiu
sau
hdn se dUdc cong bo' trong cac cong trinh tiep theo
nhiim
giai thich ro
hdn cd che cua qua trinh nay.
181
TAI
LI$U THAM KHAO
1.
M. Iwamono, J. I.
Hirata,
K. Matsukami and S.
Kagawa,
J.
Phys.
Chem.,
87,
903
(1983).
2.
E. Suzuki, K.
Nakashiro,
Y. Ono, Chem.
lett.,
953 (1988).
3.
R.
Burch and C.
Howitt,

Appl.
Catal.,
98, 33 (1993).
4.
G. I. Panov, et
al.
Chemical Week, 159, 11 (1997).
5.
I. Yamanaka, K. Otsuka, et al., ICC
121b
in Granada,
D-10,
(2000).
INFLUENCES OF THE WATER VAPOR ON THE DIRECT
OXIDATION OF BENZENE TO PHENOLS WITH
O2
OVER
V-W-OXIDE/SIO2 CATALYSTS
V-W-oxide/Si02 catalyst was active for the partial oxidation of
benzene to phenols (phenol, hydroquinone and benzoquinone) with
O2.
A synergisn of V-oxide and W-oxide on the partial oxidation of benzene
was observed, the yield of phenols was dramaticaly enhanced by addi-
tion of water vapor.
182