Abstract
對異丙基甲苯(p-Cymene)在工業上具有重要的用途，它可用來生產殺菌劑、殺蟲劑、香料等物質。製得對異丙基甲苯方法之一是經由甲苯與丙烯在沸石上之烷化反應，惟此反應會產生對、鄰、間異丙基甲苯之同分異構物。欲得到高純度之對異丙基甲苯，以Chemical Vapor Deposition (CVD)或Chemical Liquid Deposition (CLD)修飾沸石孔徑大小是常用的方法，但因丙烯極易裂解，觸媒活性之衰退是經常碰到的問題。為得到高產率及高選擇率的對異丙基甲苯，並抑制焦碳在觸媒表面之生成，使其壽命得以延長，因此本研究利用超臨界二氧化碳流體當作甲苯與丙烯烷化反應的載體。此烷化反應在一個連續式管狀固定床的反應器中進行，所用的觸媒是利用CLD方法以SiCl4改質的ZSM-5觸媒。改質方法是將原始但含特定量水的ZSM-5觸媒加入正己烷和SiCl4混合溶液中，進行CLD改質。在本研究中探討了會影響產物產率及選擇率以及觸媒活性的變數，包括溫度、壓力、甲苯Weight Hourly Space Velocity (WHSV)及進料的莫耳比等，操作的溫度在200~300 ℃之間，壓力在1000~2500 psi之間。在超臨界二氧化碳流體操作下所獲得之實驗結果並與常壓反應下的結果作一比較。實驗結果顯示當操作條件為溫度250 ℃、壓力1700 psi、甲苯WHSV為4.56 (g of toluene/h)/(g of catalyst)及甲苯/丙烯莫耳比7.65時，可得到最高的對異丙基甲苯產率(62.8 %)及選擇率(89 %)，其產率明顯比常壓時之38.5 %高出很多。由於使用CLD方法修飾ZSM-5，我們得到的選擇率可高達89 %，達到生成高純度對異丙基甲苯之目的。從文獻中顯示用異丙醇(Isopropanol)取代丙烯亦是一可行的選擇，因此在研究中亦進行甲苯與異丙醇烷化反應之探討，實驗結果顯示當操作條件為溫度250 ℃、甲苯WHSV為4.56 (g of toluene/h)/(g of catalyst)及甲苯/異丙醇莫耳比7.65時，可得到最佳的對異丙基甲苯產率(40.8 %)及選擇率(91.8 %)，其產率及選擇率和甲苯與丙烯反應之38.5 %及91.1 %相差不多。由於使用CLD方法修飾ZSM-5，得到的選擇率可高達91.8 %，達到生成高純度對異丙基甲苯之目的，但是使用異丙醇仍有裂解現象發生，而降低了對異丙基甲苯之產率。