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第１期陈亮等：强酸性阳离子树脂催化丙烯醛水合反应的研究２７

强酸性阳离子树脂催化丙烯醛水合反应的研究

陈亮一，马玉刚，陈敏东２，陈小平

（１．茂名学院化学工程研究所，茂名５２５００２；

２．南京信息工程大学环境科学与工程系，南京２１００４４）

摘要：以强酸性阳离子树脂为催化剂，考察了在间歇式和固定床中两种不同方式下的丙烯醛水合反应情况，并研究了此

类树脂催化丙烯醛水合工艺条件。结果表明，１３０７２型强酸性树脂因其酸性强，催化丙烯醛水合反应时存在着反应温度低、转

化率高等特点，但产物选择性较低；在所选两种不同反应方式中，间歇式反应需时较长，且容易控制丙烯醛分子在催化剂表面

的停留时间，丙烯醛的转化率及产物３．羟基丙醛的选择性最高可达到６０．００％和６３．０１％；在连续反应中，丙烯醛转化率仅为

４５．５７％，产物选择性为６５．２４％，产率低于间歇反应。连续反应中因省略了催化剂的分离过程，并可以有效地减少丙烯醛的

挥发，因此更加有利于工业化生产。

关键词：丙烯醛；水合；羟基丙醛；强酸性阳离子树脂；催化剂

中图分类号：Ｏ６４３文献标识码：Ａ文章编号：１００１．９２１９（２００７）０１．２７．０４

丙烯醛水合反应（ＡＣｈｙｄｒａｔｉｏｎ）是一个酸催化１实验部分

过程。目前可应用于该水合过程的催化剂种类很

多，已见报道的主要有无机酸溶液、缓冲溶液、负载１．１反应机理

型无机酸、沸石分子筛、阳离子树脂等ＬｌＪ。其中树丙烯醛水合反应方程式如下：

脂催化表现出反应温度低、操作简单、产物选择性高ＣＨ２＝ＣＨＣＨＯ＋Ｉ－ｔ２０－￣ＨＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨＯ

等特点，已经在国外有工业化应用的先例。根据文１．２试剂及仪器

献报道，用于丙烯醛水合过程的阳离子树脂主要有试剂：丙烯醛（工业纯，含量９８％），对苯二酚、

弱酸性螯合型阳离子树脂和强酸性阳离子交换树脂１３０７２型大孔强酸性苯乙烯系阳离子树脂，均为市售

两大类。螯合型阳离子树脂催化过程的特点是目的商品，树脂使用前按照国标方法进行预处理。

产物３．羟基丙醛（３．Ａ）选择性较高，目前研究工分析仪器：气相色谱（上海科创色谱仪器厂，

作多集中于此类催化剂。相对而言，使用强酸性阳ＧＣ９Ｘ（））。色谱条件：氮气作载气，ＰＯⅪｋＱ作固定相，

离子交换树脂可以获得较高的转化率，但是目的产氢焰检测器，柱长２５（ｋ￣，柱温２ｏ０℃，汽化温度１５０℃。

物选择性较低，目前对此类催化剂的研究较少。考１．３实验方法

虑到强酸性阳离子交换树脂的高反应活性，如果能间歇釜反应：配置一定浓度的丙烯醛溶液，以适

够结合适当的反应工艺条件，有效提高３．羟基丙醛量对苯二酚作为阻聚剂，加入一定质量的阳离子树

的选择性，强酸性树脂也有可能成为一类很好的水脂为催化剂，置于带有搅拌装置的三口瓶中以水浴

合催化剂。为此本文对强酸性阳离子树脂的催化水加热反应，气相色谱分析反应产物。

合进行了研究，考察了反应工艺条件对水合过程的固定床反应：以玻璃ｕ型管作为反应器，其中

影响。填充一定体积的阳离子树脂，恒温水浴加热，在一定

反应条件下（如温度、流速），用微量泵注入丙烯醛溶