Nghiên cứu phản ứng alkyl hoá toluen với tác nhân butylbromua trên xúc tác bentonit biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHAN THỊ HOÀNG ANH NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG ALKYL HÓA TOLUEN VỚI TÁC NHÂN BUTYLBROMUA TRÊN XÚC TÁC BENTONIT BIẾN TÍNH Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã số ngành : 02 10 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2004 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HOÏC - ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày …………tháng …………năm 2004 NHIỆM VỤ LÀM LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN THỊ HOÀNG ANH Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 21- -1977 Nơi sinh: GiaLai - Komtum Chuyên ngành: Công nghệ Hóa Học MSHV: CNHH12-003 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu phản ứng alkyl hóa toluen với tác nhân butylbromua xúc tác bentonit biến tính II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Điều chế xúc tác bentonit Thuận Hải biến tính với cation Al3+, Fe3+, Zn2+ - Khảo sát tính chất hóa lý xúc tác thu - Khảo sát ảnh hưởng xúc tác thu đến hiệu suất phản ứng alkyl hóa toluen với tác nhân alkyl hóa: tert-butylbromua, sec-butylbromua, nbutylbromua III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10 / 02 / 2003 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS Trần Thị Việt Hoa CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ VIỆT HOA Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS LÊ NGỌC THẠCH Cán chấm nhận xét 2: TS PHẠM THÀNH QUÂN Luận văn bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……tháng………năm 2004 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Trần Thị Việt Hoa tận tình hướng dẫn giúp đỡ nhiều suốt thời gian thực luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô Hội đồng bảo vệ Luận văn đọc có góp ý quý báu cho Luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Hữu cơ, bạn đồng nghiệp nhiệt tình hỗ trợ, tạo điều kiện cho thực luận văn Xin cảm ơn em sinh viên giúp nhiều trình tiến hành thực nghiệm Và cuối xin cảm ơn gia đình tất người thân yêu bên điểm tựa vững cho tôi, chia sẻ, động viên, giúp hoàn thành tốt luận văn TÓM TẮT Phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm Friedel-Crafts phản ứng quan trọng tổng hợp hữu giúp đưa nhóm alkyl vào nhân thơm Các quy trình Friedel-Crafts truyền thống thường sử dụng xúc tác axit Bronsted H2SO4, H3PO4, HF axit Lewis AlCl3, FeCl3 , nhiên xúc tác lại có nhược điểm lớn tính ăn mòn cao độc hại với môi trường Khuynh hướng tìm cách thay axit truyền thống axit rắn, ăn mòn không gây ô nhiễm môi trường Bentonit biến tính cách trao đổi với cation kim loại xúc tác thu hút nhiều quan tâm năm gần Công trình nhằm nghiên cứu phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts toluen với tác nhân alkyl hóa tertbutylbromua(tert-BuBr), sec-butylbromua(sec-BuBr) n-butylbromua (n-BuBr) bentonit Thuận Hải trao đổi với cation kim loại Fe3+, Al3+, Zn2+ (được kí hiệu: bent-Al3+,bent-Fe3+, bent-Zn2+) Kết đạt luận văn là: Điều chế khảo sát tính chất hóa lý bentonit hoạt hóa bentonit trao đổi với cation Al3+, Fe3+, Zn2+ Phản ứng alkyl hoá toluen với tert-butylbromua: hiệu suất tạo monoalkyltoluen cao đạt xúc tác: bent-Al3+ :75,38%, bentFe3+ : 72,18%, bent-Zn2+ : 69,15% điều kiện phản ứng: nhiệt độ 90oC; thời gian: 30 phút (bent-Al3+), 15 phút (bent-Fe3+, bent-Zn2+); tỉ lệ mol toluen/tertBuBr: 3/1 (bent-Al3+), 2,5/1 (bent-Fe3+, bent-Zn2+); khối lượng xúc tác 0,25g/0,04 mol tert-BuBr Phản ứng alkyl hoá toluen với sec-butylbromua: hiệu suất tạo monoalkyltoluen cao đạt xúc tác: bent-Al3+: 46,76%, bentFe3+ : 57,07%, bent-Zn2+ : 54,78% điều kiện phản ứng: thời gian: 30 phút, nhiệt độ 120oC (bent-Al3+), 110oC (bent-Zn2+), 100oC (bent-Fe3+); tỉ lệ mol toluen/sec-BuBr 3/1 (bent-Al3+), 3,5/1 (bent-Fe3+, bent-Zn2+); khối lượng xúc tác 0,25g/0,04 mol sec-BuBr Phản ứng alkyl hoá toluen với n-butylbromua: Hiệu suất cao tạo monoalkyltoluen đạt xúc tác bent-Al3+ :46,62%; bent-Fe3+ : 41,36%; bent-Zn2+ : 41,53% điều kiện : nhiệt độ phản ứng 240oC, tốc độ bơm ml/giờ, thể tích bơm 1ml, tỷ lệ mol n-BuBr/toluen =2,5/1, khối lượng xúc tác 1,75g Kết cho thấy bentonit biến tính có khả xúc tác hiệu cho phản ứng alkyl hóa toluen với tert-butylbromua sec-butylbromua pha lỏng Kết nghiên cứu thu có ích cho việc định hướng sử dụng axit rắn sở bentonit biến tính cách trao đổi với ion kim loại đa hóa trị làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp hữu nói chung phản ứng alkyl hóa nói riêng ABSTRACTS The Friedel-Crafts alkylation is one of important reactions in organic synthesis to introduce alkyl groups into aromatic compounds Traditional FriedelCrafts processes employed Bronsted acid such as H2SO4, H3PO4, HF or Lewis acids such as AlCl3, FeCl3 as catalysts, however these catalysts lead to many technological and environmental problems due to their corrosive and toxic nature The current trend is to replace these conventional catalysts by solid acids, which is less corrosive and harmful to the environment Bentonite modified by exchanging with different cations are such catalysts that have attracted considerable attention recently In this work, we study the reaction of toluene with tert-butylbromide (tertBuBr) sec-butylbromide (sec-BuBr) and n-butylbromide (n-BuBr) catalyzed by Thuan Hai bentonite exchanging with Al3+ (bent-Al3+), Fe3+ (bent-Fe3+), Zn2+ (bent Zn2+) The results of the thesis: Prepared vaø investigated physicochemical properties of H+- activated and Fe3+, Al3+, Zn2+ - exchanged bentonite The alkylation of toluene with tert-butylbromide: the maximum yields of monoalkyltoluene obtained on the catalysts : bent-Al3+: 75,38%, bent-Fe3+ : 72,18%, bent-Zn2+ : 69,15% under conditions: temperature: 90oC; reaction time: 30 minutes (bent-Al3+), 15 minutes(bent-Fe3+,bent-Zn2+); toluene/tert-BuBr : 3/1(bent-Al3+), 2,5/1(bent-Fe3+, bent-Zn2+), catalyst amount: 0,25g/0,04 mole tert-BuBr The alkylation of toluene with sec-butylbromide: the maximum yields of monoalkyltoluene obtained on three catalysts: bent-Al3+: 46,76%, bent-Fe3+: 57,07%, bent-Zn2+ :54,78%, under conditions: reation time: 30 minutes, temperature: 120oC(bent-Al3+), 110oC(bent-Zn2+), 100oC(bent-Fe3+), toluene/sec-BuBr: 3/1(bent-Al3+), 3,5/1(bent-Fe3+, bent-Zn2+); catalyst amount: 0,5g/0,04 mole sec-BuBr The alkylation of toluene with n-butylbromide: the maximum yields of monoalkyltoluene obtained on the catalysts: bent-Al3+: 46,62%, bent-Fe3+: 41,36%, bent-Zn2+: 41,38% under conditions: temperature: 240oC, pumping rate: ml/hour, pumping volume: 1ml, n-BuBr/toluene: 2,5/1, catalyst amount: 1,75g The work indicates that modified bentonite can catalyze efficiently the liquid phase alkylation of toluene with tert-butylbromide and sec-butylbromide The achieved result helps to direct the use of solid acids based on cation exchanged bentonite as catalysts for organic synthesis reactions and particularly for aromatic alkylations MỤC LỤC XW Trang NHIỆM VỤ LUẬN VĂN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 PHẢN ỨNG ALKYL HOÙA FRIEDEL-CRAFTS: 1.1.1 Cơ chế phản ứng: 1.1.2 Caùc yếu tố ảnh hưởng : 1.1.3 Các phản öùng phuï: 1.1.4 Ứng dụng phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm: 1.1.4.1 Tert-butyltoluen: 10 1.1.4.2 Các chất khác: 10 1.1.5 Các công trình nghiên cứu phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts: 11 1.1.5.1 Tổng hợp cumen phản ứng alkyl hóa benzen với propen xúc tác sét chống nhôm : 11 1.1.5.2 Phản ứng benzyl hóa benzen toluen khoáng sét K10 trao ñoåi ion 12 1.1.5.3 Phản ứng alkyl hóa toluen với iso- tert- butylbromua xúc tác bent-Fe3+ bent-Zn2+: 13 1.1.5.4 Phản ứng alkyl hóa toluen vơi etyl bromua bent-Fe3+ bentZn2+: 14 1.1.5.5 Phản ứng alkyl hóa toluen với iso-propylbromua bentonit Thuận Hải biến tính: 14 1.1.5.6 Phản ứng alkyl hóa toluen với benzyl clorua benzyl alcol xúc tác KSF, KSF/0, K0, K10, KP10, KS : 15 1.1.5.7 Phản ứng alkyl hóa benzen với etylen xúc tác bentonit chống với cation Al vaø Al/Ga : 16 1.1.5.8 Phản ứng metyl hóa toluen xúc tác sét chống với cation Al Ga/Al: 17 1.1.5.9 Phản ứng alkyl hóa benzen, toluen với benzyl clorua xúc tác sét chống: 17 1.1.5.10 Phản ứng benzyl hóa hydrocacbon thơm với xúc tác oxit sắt, oxihydroxy sắt dạng tự mang K10 : 19 1.1.5.11 Phản ứng alkyl hóa anisol với dien xúc tác khoáng sét : 19 1.1.5.12 Graphit chứa Fe với vai trò xúc tác cho phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts : 20 1.1.5.13 Fe3+-mont : xúc tác chức cho phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm với alcol: 21 1.1.5.14 Axit Lewis mang hydroxyapatit-xúc tác cho phản ứng alkyl hoùa Friedel-Crafts : 22 1.1.5.15 Xúc tác MgGa2O4(spinel)-MgO cho phản ứng alkyl hóa FriedelCrafts 22 1.1.5.16 Xúc tác spinel CuCr2-xFexO4 cho phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts pha lỏng: 23 1.1.5.17 Xúc tác AlCl3 phản ứng tổng hợp sec-butyltoluen pha lỏng: 23 1.1.5.18 Sự đảo ngược hoạt tính tương đối, độ chọn lọc benzyl clorua benzyl alcol phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts với toluen xúc tác axit rắn khác nhau: 24 1.1.5.19 Vật liệu rây phân tử mesopor chứa Fe: xúc tác hoạt tính cao cho phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts: 25 1.1.5.20 Montmorillonit: xúc tác axit rắn cho phản ứng tert-butyl hóa resorcinol 25 1.2 PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ VÀ BENTONIT: 26 1.2.1 Phaûn ứng xúc tác dị thể: 26 1.2.1.1 Khái niệm : 26 1.2.1.2 Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể: 26 1.2.2 Bentonit: 28 1.2.2.1 Thành phần khoáng sét: 28 1.2.2.2 Cấu trúc tinh thể : 30 1.2.2.3 Các tính chất hóa lý: 32 LUẬN VĂN THẠC SĨ 175 Kết đo độ axit bent-Fe3+ (2): Đườ ng chuẩ n 0.8 y = 7460.2x + 0.2442 0.6 R = 0.951 A 0.4 0.2 C (mol/l) STT t(oC) 100 112 124 136 148 160 172 184 196 10 208 11 220 12 232 13 244 14 256 15 268 16 280 17 292 18 304 19 316 20 328 A 0.539 0.413 0.425 0.495 0.453 0.461 0.489 0.495 0.589 0.497 0.482 0.442 0.493 0.765 0.658 0.417 0.486 0.476 0.455 0.542 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 C 3.95E-05 2.26E-05 2.42E-05 3.36E-05 2.8E-05 2.91E-05 3.28E-05 3.36E-05 4.62E-05 3.39E-05 3.19E-05 2.65E-05 3.34E-05 6.98E-05 5.55E-05 2.32E-05 3.24E-05 3.11E-05 2.83E-05 3.99E-05 n NH4Cl 9.88E-06 5.66E-06 6.06E-06 8.4E-06 7E-06 7.27E-06 8.2E-06 8.4E-06 1.16E-05 8.47E-06 7.97E-06 6.63E-06 8.34E-06 1.75E-05 1.39E-05 5.79E-06 8.1E-06 7.77E-06 7.06E-06 9.98E-06 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH STT 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 t(oC) A 340 0.635 352 0.571 364 0.463 376 0.411 388 0.703 400 0.463 412 0.399 424 0.505 436 0.422 448 0.451 460 0.409 472 0.459 484 0.467 496 0.568 508 0.423 520 0.469 532 0.354 544 0.403 Độ axit tổng: C 5.24E-05 4.38E-05 2.93E-05 2.24E-05 6.15E-05 2.93E-05 2.08E-05 3.5E-05 2.38E-05 2.77E-05 2.21E-05 2.88E-05 2.99E-05 4.34E-05 2.4E-05 3.01E-05 1.47E-05 2.13E-05 n NH4Cl 1.31E-05 1.1E-05 7.33E-06 5.59E-06 1.54E-05 7.33E-06 5.19E-06 8.74E-06 5.96E-06 6.93E-06 5.52E-06 7.2E-06 7.47E-06 1.09E-05 5.99E-06 7.53E-06 3.68E-06 5.32E-06 0.308591 LUẬN VĂN THẠC SĨ 176 Kết đo độ axit bent-H+ (2): Đườ ng chuẩ n A y = 3857.4x + 0.0029 R2 = 0.9959 0.2 0.15 0.1 0.05 C (m ol/l) 0 STT t(oC) 100 112 124 136 148 160 172 184 196 10 208 11 220 12 232 13 244 14 256 15 268 16 280 17 292 18 304 19 316 20 328 A 0.024 0.028 0.021 0.026 0.031 0.033 0.036 0.039 0.032 0.034 0.041 0.05 0.043 0.045 0.047 0.049 0.052 0.054 0.068 0.057 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 C 5.47E-06 6.51E-06 4.69E-06 5.99E-06 7.28E-06 7.8E-06 8.58E-06 9.36E-06 7.54E-06 8.06E-06 9.88E-06 1.22E-05 1.04E-05 1.09E-05 1.14E-05 1.2E-05 1.27E-05 1.32E-05 1.69E-05 1.4E-05 n NH4Cl 1.37E-06 1.63E-06 1.17E-06 1.5E-06 1.82E-06 1.95E-06 2.15E-06 2.34E-06 1.89E-06 2.02E-06 2.47E-06 3.05E-06 2.6E-06 2.73E-06 2.86E-06 2.99E-06 3.18E-06 3.31E-06 4.22E-06 3.51E-06 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH STT 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 t(oC) A 340 0.058 352 0.054 364 0.058 376 0.061 388 0.066 400 0.051 412 0.055 424 0.054 436 0.055 448 0.052 460 0.061 472 0.053 484 0.055 496 0.058 508 0.055 520 0.084 532 0.078 544 0.083 Độ axit tổng: C 1.43E-05 1.32E-05 1.43E-05 1.51E-05 1.64E-05 1.25E-05 1.35E-05 1.32E-05 1.35E-05 1.27E-05 1.51E-05 1.3E-05 1.35E-05 1.43E-05 1.35E-05 2.1E-05 1.95E-05 2.08E-05 n NH4Cl 3.57E-06 3.31E-06 3.57E-06 3.77E-06 4.09E-06 3.12E-06 3.38E-06 3.31E-06 3.38E-06 3.18E-06 3.77E-06 3.25E-06 3.38E-06 3.57E-06 3.38E-06 5.26E-06 4.87E-06 5.19E-06 0.116063 LUẬN VĂN THẠC SĨ 177 PHỤ LỤC 14: BẢNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN CHI TIẾT 14.1 Phản ứng alkyl hóa toluen với sec-butylbromua: 14.1.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng: Thời Xúc tác Mẫu gian (giờ) bent-Fe3+ 3+ bent-Al bent-Zn2+ % Sắc ký m s/ph (g) sp mono- sp di- Hiệu suất(%) sp mono- sp di- I18 0.25 8.43 30.85 9.42 43.93 19.46 I19 0.25 8.46 31.67 9.55 45.26 19.80 I15 0.5 8.98 32.24 9.2 48.90 20.25 I16 0.5 9.00 32.47 9.3 49.36 20.51 I11 8.39 34.32 10.56 48.64 21.72 I14 8.46 32.44 10.37 46.36 21.50 I9 8.68 32.79 9.81 48.08 20.87 I10 8.51 32.16 10.07 46.23 21.00 I7 8.63 33.67 9.52 49.08 20.14 I8 8.13 33.87 9.9 46.51 19.73 B9 0.25 9.78 18.09 3.08 29.89 7.38 B13 0.25 10.44 16.56 2.47 29.20 6.32 B11 0.5 9.04 24.91 6.30 38.04 13.96 B8 0.5 9.39 27.33 7.16 43.35 16.48 B5 8.71 27.74 6.99 40.81 14.92 B6 9.00 26.52 7.12 40.32 15.71 B2 8.66 26.80 7.60 39.20 16.13 B3 9.40 25.27 7.11 40.12 16.38 A11 0.25 9.21 28.78 8.78 44.77 19.82 A12 0.25 8.78 28.1 9.29 41.68 19.99 A9 0.5 8.88 31.88 9.84 47.82 21.42 A10 0.5 9.02 31.61 10.13 48.16 22.40 A7 9.00 31.47 9.72 47.84 21.44 A8 9.12 31.34 9.52 48.28 21.28 A3 9.01 31.94 9.87 48.61 21.80 A4 9.09 30.06 9.95 46.16 22.17 A5 8.54 32.73 10.1 47.22 21.14 A6 9.03 33.51 8.65 51.11 19.14 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH Hiệu suất TB Hiệu suất (%) sp mono- sp di- toång (%) 26.74 19.63 46.37 ± 2.48 % 29.10 20.38 49.48 ± 0.79 % 29.50 21.61 51.11 ± 3.87 % 29.07 20.94 50.01 ± 3.18 % 29.49 19.93 49.42 ± 4.36 % 29.54 6.85 36.40 ± 1.15 % 40.69 15.22 55.91 ± 6.53 % 40.57 15.31 55.88 ± 0.61 % 39.66 16.26 55.92 ± 1.16 % 43.22 19.91 63.13 ± 3.58 % 47.99 21.91 69.90 ± 0.36 % 48.06 21.36 69.42 ± 0.46 % 47.38 21.98 69.37 ± 2.59 % 49.16 20.14 69.31 ± 3.97 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 178 14.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ : Nhiệt Xúc tác Mẫu độ (oC)ä 3+ bent-Fe 3+ bent-Al bent-Zn 2+ m s/ph (g) % Sắc ký sp mono- sp di- Hiệu suất(%) sp mono- sp di- I17 70 10.77 14.43 1.45 26.25 3.83 I25 90 9.02 33.02 9.06 50.31 20.03 I26 90 9.13 32.18 9.22 49.63 20.63 I21 100 8.81 33.03 9.18 49.15 19.82 I22 100 9.30 34.12 9.35 53.60 21.31 I15 110 8.98 32.24 9.20 48.90 20.25 I16 110 9.00 32.47 9.30 49.36 20.51 I23 120 8.72 31.04 10.10 45.72 21.59 I24 120 8.72 32.09 10.33 47.27 22.08 B14 100 11.29 4.98 0.17 9.50 0.47 B15 100 11.20 6.06 0.06 11.46 0.16 B11 110 9.04 24.91 6.30 38.04 13.96 B8 110 9.30 27.33 7.16 42.93 16.32 B16 120 9.01 30.52 8.25 46.45 18.22 B26 120 9.06 28.49 9.35 43.60 20.76 B33 130 8.23 29.77 8.81 41.39 17.77 A13 100 9.78 24.47 5.36 40.43 12.85 A14 100 9.71 25.62 6.32 42.02 15.04 A9 110 8.88 31.88 9.84 47.82 21.42 A10 110 9.02 31.61 10.13 48.16 22.40 A15 120 9.42 29.09 9.43 46.29 21.77 A16 120 9.40 31.95 9.47 50.73 21.82 A17 130 8.86 32.64 9.60 48.85 20.85 A18 130 8.93 34.25 8.54 51.66427 18.69 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH Hiệu suất TB Hiệu suất (%) sp mono- sp di- tổng (%) 26.25 3.83 30.08 ± 0.00 % 49.97 20.33 70.30 ± 0.68 % 51.38 20.57 71.95 ± 4.33 % 49.13 20.38 69.52 ± 0.47 % 46.49 21.83 68.33 ± 1.66 % 10.48 0.32 40.49 15.14 55.63 ± 6.05 % 45.03 19.49 64.52 ± 3.16 % 41.39 17.77 59.16 ± 0.00 % 41.22 13.94 55.17 ± 1.94 % 47.99 21.91 69.90 ± 0.36 % 48.51 21.80 70.31 ± 4.58 % 50.26 19.77 70.03 ± 2.80 % 10.80 ± 9.39 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 179 14.1.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol toluen/sec-BuBr: Xúc tác Mẫu Tỷ lệ mol m s/ph (g) % Sắc ký sp mono- sp di- Hiệu suất(%) sp mono- sp di- I30 2/1 7.15 34.86 13.39 42.10 23.47 I31 2/1 7.13 34.82 13.47 41.94 23.54 I21 2.5/1 8.81 33.03 9.18 49.15 19.82 I22 2.5/1 9.30 34.12 9.35 53.60 21.31 Hiệu suất TB (%) sp mono- sp di- Hiệu suất tổng (%) 42.02 23.50 65.52 ± 0.20 % 51.38 20.57 71.95 ± 4.33 % 50.88 18.45 69.34 ± 6.72 % bent-Fe3+ I32 3/1 10.92 29.44 6.80 54.30 18.20 I33 3/1 10.84 25.92 7.04 47.46 18.70 I34 3.5/1 12.80 26.45 5.30 57.19 16.63 I35 3.5/1 12.85 26.24 5.07 56.96 15.97 57.07 16.30 73.37 ± 0.20 % I36 4/1 14.56 21.96 3.90 54.01 13.92 54.01 13.92 67.93 ± 0.00 % B18 2/1 7.62 27.57 10.55 35.49 19.70 B25 2/1 7.53 28.85 13.14 36.70 24.25 B16 2.5/1 9.01 30.52 8.25 46.45 18.22 B26 2.5/1 9.06 28.49 9.35 43.60 20.76 B20 3/1 10.78 25.25 3.73 45.98 9.86 B21 3/1 11.08 25.40 6.58 47.54 17.87 B22 3.5/1 13.67 20.65 4.88 B24 4/1 15.18 18.33 A19 2/1 7.55 A20 2/1 bent-Al3+ 2+ bent-Zn 36.09 21.98 58.07 ± 1.67 % 45.03 19.49 64.52 ± 3.16 % 46.76 13.86 60.62 ± 1.67 % 47.68 16.35 47.68 16.35 64.03 ± 0.00 % 2.55 47.00 9.49 54.01 13.92 67.93 ± 0.00 % 34.93 13.14 44.55 24.32 7.40 36.20 13.32 45.25 24.16 44.90 24.24 69.14 ± 0.78 % A9 2.5/1 8.88 31.88 9.84 47.82 21.42 A10 2.5/1 9.02 31.61 10.13 48.16 22.40 47.99 21.91 69.90 ± 0.36 % A21 10.80 27.40 7.49 49.99 19.83 49.99 19.83 69.81 ± 0.00 % A23 3.5/1 13.02 24.75 5.55 54.43 17.71 A24 3.5/1 12.87 25.36 5.40 55.13 17.03 54.78 17.37 72.16 ± 0.64 % A25 20.80 3.64 54.11 13.74 54.01 13.92 67.93 ± 0.00 % 3/1 4/1 15.40 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH LUẬN VĂN THẠC SĨ 180 14.1.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng xúc tác: Xúc tác Mẫu m xt m s/ph (g) (g) % Sắc ký sp mono- bent-Fe3+ bent-Al3+ 2+ bent-Zn sp di- Hiệu suất(%) sp mono- sp di- Hiệu suất TB (%) sp mono- sp di- Hiệu suất tổng (%) I39 0.25 13.09 24.61 4.91 54.42 15.75 I41 0.25 13.38 25.08 5.69 56.68 18.66 I34 0.5 12.80 26.45 5.30 57.19 16.63 I35 0.5 12.85 26.24 5.07 56.96 15.97 I37 12.46 26.70 5.26 56.20 16.06 I38 12.10 26.29 4.95 53.73 14.68 I40 1.5 11.90 26.70 5.04 53.67 14.70 53.67 14.70 68.37 ± 0.00 % B27 0.25 9.77 23.09 5.63 38.11 13.48 B28 0.25 9.61 22.01 4.48 35.73 10.55 B20 3/1 10.78 25.25 3.73 45.98 9.86 B21 3/1 11.08 25.40 6.58 47.54 17.87 B29 8.39 27.27 8.87 38.65 18.24 B30 8.36 28.04 9.18 39.60 18.81 B31 1.5 7.82 31.53 9.46 41.65 18.13 B32 1.5 7.94 30.40 10.02 40.77 19.50 A28 0.25 13.24 23.54 4.65 52.65 15.09 A30 0.25 13.26 23.25 3.85 52.08 12.51 A13 0.5 13.02 24.75 5.55 54.43 17.71 A24 0.5 12.87 25.36 5.40 55.13 17.03 A26 12.76 26.29 5.04 56.67 15.76 A27 12.53 25.54 5.17 54.06 15.88 A29 1.5 11.71 25.10 4.49 49.65 12.89 49.65 12.89 62.54 ± 0.00 % HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH 55.55 17.21 72.76 ± 2.04 % 57.07 16.30 73.37 ± 0.20 % 54.97 15.37 70.34 ± 2.24 % 36.92 12.02 48.93 ± 3.22 % 46.76 13.86 60.62 ± 1.67 % 39.12 18.53 57.65 ± 1.21 % 41.21 18.82 60.03 ± 1.06 % 52.36 13.80 66.16 ± 0.54 % 54.78 17.37 72.16 ± 0.64 % 55.36 15.82 71.18 ± 2.36 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 181 14.2 Phản ứng alkyl hóa toluen với tert-butylbromua: 14.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ: Xúc tác bent-Fe3+ bent-Al3+ bent-Zn2+ Mẫu Nhiệt độ m s/ph % Sắc ký Hiệu suất (oC) (g) LFT704 70 9.31 39.35 61.89 LFT705 70 9.20 38.23 59.42 LFT803 80 9.16 44.66 69.10 LFT804 80 8.97 46.01 69.72 LFT901 90 9.14 47.82 73.83 LFT902 90 9.17 45.54 70.53 LFT1001 100 8.78 44.37 65.81 LFT1002 100 8.63 42.81 62.41 LFT1101 110 9.05 37.94 58.01 LFT1103 110 8.53 43.35 62.47 LAT703 70 10.48 19.19 33.97 LAT702 70 10.15 22.75 39.01 LAT804 80 9.40 33.33 52.92 LAT806 80 10.11 27.67 47.25 LAT901 90 9.08 45.89 70.38 LAT902 90 9.24 46.64 72.80 LAT1003 100 8.95 45.00 68.03 LAT1006 100 9.21 44.24 68.83 LAT1101 110 9.25 43.73 68.33 LAT1102 110 9.18 41.54 64.42 LZT703 70 9.28 21.49 33.68 LZT704 70 10.37 17.97 31.48 LZT801 80 9.02 43.81 66.76 LZT802 80 8.49 45.05 64.61 LZT903 90 9.20 45.79 71.16 LZT904 90 9.12 43.58 67.14 LZT1003 100 9.21 43.29 67.35 LZT1004 100 9.19 43.93 68.20 LZT1103 110 9.14 42.12 65.03 LZT1104 110 9.21 41.49 64.54 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH (%) Hiệu suất TB (%) 60.65 ± 2.04 % 69.41 ± 0.44 % 72.18 ± 2.28 % 64.11 ± 2.65 % 60.24 ± 3.70 % 36.49 ± 6.91 % 50.09 ± 5.66 % 71.59 ± 1.69 % 68.43 ± 0.59 % 66.38 ± 2.95 % 32.58 ± 3.38 % 65.68 ± 1.64 % 69.15 ± 2.91 % 67.77 ± 0.63 % 64.79 ± 0.38 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 182 14.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng: Xúc tác bent-Fe 3+ bent-Al3+ 2+ bent-Zn Thời gian m s/ph (phuùt) (g) LFTM51 9.74 41.93 68.98 LFTM52 9.48 41.46 66.39 LFT901 15 9.14 47.82 73.83 LFT902 15 9.17 45.54 70.53 LFTM301 30 9.20 45.89 71.32 LFTM304 30 9.07 45.52 69.74 LFTM451 45 9.09 45.84 70.39 LFTM452 45 9.15 43.99 68.00 LATM53 8.48 38.31 54.88 LATM54 8.12 38.46 52.75 LAT901 15 9.08 45.89 70.38 LAT902 15 9.24 46.64 72.80 LATM301 30 9.17 46.69 72.33 LATM302 30 9.54 45.79 73.79 LATM451 45 9.01 45.87 69.82 LATM452 45 9.31 44.31 69.68 LZTM53 8.48 45.42 65.07 LZTM54 8.24 45.61 63.48 LZT903 15 9.20 45.79 71.16 LZT904 15 9.12 43.58 67.14 LZTM307 30 8.90 46.33 69.66 LZTM30B 30 8.89 46.39 69.67 LZTM452 45 8.88 44.86 67.28 LZTM457 45 8.92 44.54 67.12 Mẫu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký Hiệu suất (%) Hiệu suất TB (%) 67.69 ± 1.91 % 72.18 ± 2.28 % 70.53 ± 1.11 % 69.19 ± 1.73 % 53.82 ± 1.97 % 71.59 ± 1.69 % 73.06 ± 1.00 % 69.75 ± 0.10 % 64.27 ± 1.24 % 69.15 ± 2.91 % 69.66 ± 0.01 % 67.20 ± 0.13 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 183 14.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol toluen/tert-BuBr: Xúc tác 3+ bent-Fe bent-Al 3+ 2+ bent-Zn Hiệu Tỷ lệ mol m s/ph to/tert-BuBr (g) LFTL23 2/1 6.52 49.65 54.68 LFTL24 2/1 6.71 50.14 56.83 LFT901 2.5/1 9.14 47.82 73.83 LFT902 2.5/1 9.17 45.54 70.53 LFTL36 3/1 10.51 40.19 71.35 LFTL37L 3/1 10.75 40.18 72.97 LFTL351 3.5/1 11.58 36.31 71.03 LFTL352 3.5/1 11.63 34.77 68.30 LATL21 2/1 7.04 50.65 60.23 LATL22 2/1 7.24 49.85 60.97 LATM301 2.5/1 9.17 46.69 72.33 LATM302 2.5/1 9.54 45.79 73.79 LATL31 3/1 11.10 39.91 74.83 LATL32 3/1 11.32 39.71 75.93 LATL351 3.5/1 12.50 34.40 72.63 LATL352 3.5/1 12.30 33.92 70.47 LZTL21 2/1 6.52 52.50 57.82 LZTL22 2/1 6.50 51.02 56.02 LZT903 2.5/1 9.20 45.79 71.16 LZT904 2.5/1 9.12 43.58 67.14 LZTL31 3/1 10.18 39.64 68.16 LZTL32 3/1 10.48 39.52 69.96 LZTL351 3.5/1 12.10 35.15 71.83 LZTL352 3.5/1 11.87 34.60 69.38 Maãu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký suất Hiệu suất TB (%) (%) 55.76 ± 1.93 % 72.18 ± 2.28 % 72.16 ± 1.12 % 69.67 ± 1.96 % 60.60 ± 0.61 % 73.06 ± 1.00 % 75.38 ± 0.73 % 71.55 ± 1.52 % 56.92 ± 1.58 % 69.15 ± 2.91 % 69.06 ± 1.30 % 70.61 ± 1.74 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 184 14.2.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng xúc tác: Xúc tác bent-Fe bent-Al 3+ 3+ 2+ bent-Zn Khối lượng m s/ph xúc tác (g) (g) LFW0051 0.05 8.76 43.75 64.74 LFW0052 0.05 8.96 43.57 65.95 LFT901 0.25 9.14 47.82 73.83 LFT902 0.25 9.17 45.54 70.53 LFW056 0.5 8.55 43.70 63.11 LFW055 0.5 8.67 45.81 67.09 LFW0751 0.75 7.76 44.25 58.00 LFW0753 0.75 7.72 45.17 58.90 LAW0052 0.05 11.19 33.88 64.04 LAW0053 0.05 11.20 34.18 64.67 LATL31 0.25 11.10 39.91 74.83 LATL32 0.25 11.32 39.71 75.93 LAW051 0.5 11.29 39.09 74.54 LAW053 0.5 11.23 39.17 74.30 LAW0752 0.75 9.95 37.27 62.65 LAW0753 0.75 10.66 34.97 62.97 LZW0051 0.05 8.98 39.40 59.76 LZW0052 0.05 9.01 39.00 59.35 LZT903 0.25 9.20 45.79 71.16 LZT904 0.25 9.12 43.58 67.14 LZW051 0.5 8.53 44.30 63.83 LZW052 0.5 8.83 45.08 67.23 LZW0751 0.75 8.00 45.33 61.26 LZW0752 0.75 8.23 44.09 61.29 Mẫu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký Hiệu suất (%) Hiệu suất TB (%) 65.34 ± 0.92 % 72.18 ± 2.28 % 65.10 ± 3.05 % 58.45 ± 0.77 % 64.36 ± 0.49 % 75.38 ± 0.73 % 74.42 ± 0.16 % 62.81 ± 0.25 % 59.56 ± 0.34 % 69.15 ± 2.91 % 65.53 ± 2.60 % 61.28 ± 0.03 % LUAÄN VĂN THẠC SĨ 185 14.3 Phản ứng alkyl hóa toluen với n-butylbromua: 14.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ: Xúc tác bent-Fe bent-Al 3+ 3+ 2+ bent-Zn Mẫu Nhiệt độ o m s/ph % Sắc ký Hiệu suất ( C) (g) FH220VA* 220 0.7465 8.4920 16.11 FH220VB 220 0.7102 11.7462 21.21 FH240VC 240 0.9118 12.8907 29.88 FH240VA 240 0.8967 12.5520 28.61 FH260VA1 260 0.9006 13.5722 31.07 FH260VB 260 0.9024 12.4785 28.62 FH280VA 280 0.9862 7.4486 18.67 FH280VB 280 0.8419 10.3020 22.05 AH220VC1 220 0.7904 11.6846 23.48 AH220VD 220 0.7933 11.0818 22.35 AHV1E 240 0.9689 15.4007 37.93 AH240VC 240 0.9400 17.3762 41.52 HA260A 260 1.0014 15.5795 39.66 AH260VB 260 0.9051 16.8975 38.88 AH280VA 280 0.7491 13.6084 25.91 HA280VB 280 0.8425 10.0535 21.53 TZn2203 220 0.6924 15.1819 26.72 TZn2204 220 0.6700 15.6117 26.59 TZn2401 240 0.7036 19.3454 34.60 TZn2405 240 0.7400 18.1754 34.19 TZn2601 260 0.5752 22.7272 33.23 TZn2602 260 0.7288 16.2740 30.15 TZn2801 280 0.7104 17.5923 31.77 TZn2802 280 0.9358 12.4866 29.70 HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH (%) Hiệu suaát TB (%) 18.66 ± 13.64 % 29.24 ± 2.17 % 29.85 ± 4.10 % 20.36 ± 8.29 % 22.91 ± 2.46 % 39.72 ± 4.52 % 39.27 ± 0.99 % 23.72 ± 9.24 % 26.65 ± 0.25 % 34.39 ± 0.60 % 31.69 ± 4.86 % 30.74 ± 3.36 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 186 14.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol nBuBr/toluen: Xúc tác bent-Fe bent-Al 3+ 3+ bent-Zn2+ Tỷ lệ mol m s/ph nBuBr/toluen (g) FHR2A 2/1 0.8397 14.9552 27.34 FHR2C 2/1 0.7352 16.1598 25.87 FH240VC 240 0.9118 12.8907 29.88 FH240VA 240 0.8967 12.5520 28.61 FHR3B 3/1 0.7581 11.7221 25.83 FHR3C 3/1 0.7995 11.0289 25.63 FHR3.5A 3.5/1 0.7287 6.1588 14.69 FHR3.5C 3.5/1 0.7556 6.3170 15.62 AHR2D 2/1 0.8499 12.5363 23.20 AHR2B 2/1 0.7015 13.8219 21.11 AHV1E 2.5/1 0.9689 15.4007 37.93 AH240VC 2.5/1 0.9400 17.3762 41.52 AHR3E 3/1 0.8802 15.3695 39.33 AHR3F 3/1 0.8910 16.0747 41.64 AHR3.5A 3.5/1 0.8768 8.2271 23.60 AHR3.5D 3.5/1 0.7710 10.5741 26.68 TZn22 2/1 0.6617 13.7393 19.79 TZn23 2/1 0.8447 9.5454 17.55 TZn2401 2.5/1 0.7036 19.3454 34.60 TZn2405 2.5/1 0.7400 18.1754 34.19 TZn31 3/1 0.7014 13.5873 27.70 TZn32 3/1 0.5714 16.0283 26.62 TZn41 3.5/1 0.7520 9.9258 24.42 TZn43 3.5/1 0.6800 11.6907 26.01 Mẫu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký Hiệu suất (%) Hiệu suất TB (%) 26.60 ± 2.77 % 29.24 ± 2.17 % 25.73 ± 0.39 % 15.15 ± 3.08 % 22.15 ± 4.71 % 39.72 ± 4.52 % 40.48 ± 2.85 % 25.14 ± 6.11 % 18.67 ± 5.99 % 34.39 ± 0.60 % 27.16 ± 1.99 % 25.22 ± 3.15 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 187 14.3.3 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ bơm: Xúc tác 3+ bent-Fe bent-Al 3+ 2+ bent-Zn Tốc độ m s/ph bôm (g) FHV0.75B 0.75 0.6932 7.6267 13.44 FHV0.75C 0.75 0.7722 8.3677 16.42 FH240VC 240 0.9118 12.8907 29.88 FH240VA 240 0.8967 12.5520 28.61 FHV1.25A 1.25 0.8023 9.9472 20.29 FHV1.25C 1.25 0.7154 11.7766 21.42 FHV1.5A 1.50 0.8383 8.3303 17.75 FHV1.5B 1.50 0.7756 7.9814 15.74 AHV0.75E 0.75 0.8239 9.4430 19.78 AHV0.75C 0.75 0.8648 10.6640 23.44 AHV1E 1.00 0.9689 15.4007 37.93 AH240VC 1.00 0.9410 17.3762 41.52 AHV1.25E 1.25 1.0534 10.7258 28.72 AHV1.25D 1.25 0.7835 16.6914 33.24 AHV1.5D 1.50 0.9924 10.0056 25.24 AHV1.5F 1.50 0.9569 11.9569 29.08 TZR11 0.75 0.7035 14.3791 25.71 TZR14 0.75 0.6005 18.2195 27.81 TZn2401 1.00 0.7036 19.3454 34.60 TZn2405 1.00 0.7400 18.1754 34.19 TZR22 1.25 0.9923 9.2059 23.22 TZR23 1.25 0.6931 16.3087 28.73 TZR31 1.50 0.4524 20.3231 23.37 TZR32 1.50 0.5513 16.5276 23.16 Mẫu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký Hiệu suất (%) Hiệu suất TB (%) 14.93 ± 10.00 % 29.24 ± 2.17 % 20.85 ± 2.71 % 16.74 ± 6.02 % 21.61 ± 8.48 % 39.72 ± 4.52 % 30.98 ± 7.30 % 27.16 ± 7.07 % 26.76 ± 3.92 % 34.39 ± 0.60 % 25.98 ± 10.61 % 23.27 ± 0.45 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 188 14.3.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng xúc tác: Xúc tác bent-Fe bent-Al bent-Zn Khối lượng m s/ph xúc tác (g) (g) FHM1A 1.00 0.8134 7.7598 16.04 FHM1B 1.00 0.8535 8.8653 19.23 FH240VC 240 0.9118 12.8907 29.88 FH240VA 240 0.8967 12.5520 28.61 FHM1.5C 1.50 0.8323 17.0615 36.10 FHM1.75C 1.75 0.8383 19.7424 42.07 FHM1.75D 1.75 0.6500 24.5997 40.65 FHM2A 2.00 0.7273 25.0232 46.26 FHM2B 2.00 0.8010 20.3625 41.46 AHM1A 1.00 0.9872 6.4536 16.19 AHM1A 1.00 0.8856 8.5682 19.29 AHV1E 1.00 0.9689 15.4007 37.93 AH240VC 1.00 0.9410 17.3762 41.52 AHM1.5C 1.50 1.0156 17.5153 45.22 AHM1.5D 1.50 0.8098 21.2445 43.73 AHM1.75A 1.75 0.8118 21.7677 44.92 AHM1.75D 1.75 1.0002 19.0118 48.34 TZM11 1.00 0.7905 13.8388 27.81 TZM15 1.00 0.8022 12.2010 24.88 TZn2401 1.33 0.7036 19.3454 34.60 TZn2405 1.33 0.7400 18.1754 34.19 TZM31 1.50 0.6317 24.2295 38.91 TZM41 1.75 0.6524 24.8427 41.20 TZM42 1.75 0.5921 27.8182 41.87 Maãu HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH % Sắc ký Hiệu suất (%) Hiệu suaát TB (%) 17.64 ± 9.04 % 29.24 ± 2.17 % 36.10 ± 0.00 % 41.36 ± 1.72 % 43.86 ± 5.47 % 17.74 ± 8.72 % 39.72 ± 4.52 % 44.47 ± 1.67 % 46.63 ± 3.67 % 26.34 ± 5.56 % 34.39 ± 0.60 % 38.80 ± 0.00 % 41.53 ± 0.81 % LUẬN VĂN THẠC SĨ 189 TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên: PHAN THỊ HOÀNG ANH Phái : Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 21/ 05/ 1977 Nơi sinh : Gia Lai – Kom Tum Địa liên lạc: 33/9 Chiêu Anh Cát, phường 5, quận 5, Tp HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: • Từ năm 1995 đến 2001: học kỹ sư Đại học Bách Khoa TPHCM, khoa Công nghệ Hóa học dầu khí • Từ năm 2001 đến 2004: học cao học chuyên ngành Công nghệ Hóa học Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TPHCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: • Từ năm 2001 đến 2004: Cán giảng dạy trường Đại học Bách Khoa TPHCM, khoa Công nghệ Hóa học Dầu khí HVTH : PHAN THỊ HOÀNG ANH ... lợi cho phản ứng Nghiên cứu cho thấy hoạt tính xúc tác cao mont-K10 biến tính phản ứng butyl hóa so với zeolit xúc tác oxit 1.2 PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ VÀ BENTONIT: 1.2.1 Phản ứng xúc tác dị thể... I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu phản ứng alkyl hóa toluen với tác nhân butylbromua xúc tác bentonit biến tính II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Điều chế xúc tác bentonit Thuận Hải biến tính với cation Al3+,... chế xúc tác bentonit Thuận Hải biến tính với cation Al3+, Fe3+, Zn2+ • Khảo sát tính chất hóa lý xúc tác thu • Khảo sát ảnh hưởng xúc tác thu đến hiệu suất phản ứng alkyl hóa toluen với tác nhân