Ni/HY催化剂上2,4-二硝基甲苯催化加氢合成2,4-二氨基甲苯反应动力学研究 Kinetic Study on Hydrogenation of 2, 4-Dinitrotoluene to 2, 4-Tolylenediamine Catalyzed by Ni/HY Catalysts

在1 L间歇搅拌反应釜中，以Ni/HY为催化剂、乙醇为溶剂，研究了2，4-二硝基甲苯（2，4-DNT）催化加氢合成2，4-二氨基甲苯（2，4-TDA）的反应机理、优化条件及动力学。2，4-DNT催化加氢合成2，4-TDA有两条路线，由于甲基的位阻效应，2，4-DNT会更多地转化为中间产物4A2NT，再生成目标新产物，少部分中间产物为2A4NT。考察了搅拌速度、温度、氢气压力对2，4-DNT的转化率和2，4-TDA产率的影响。条件优化结果表明：当搅拌速度达到600 r·min-1时2，4-DNT加氢反应进入本征区；温度、压力对中间产物转化为最终产物的反应速率影响较大。通过本征动力学实验，确定了各反应过程中的反应动力学参数，并计算得到各步骤反应的活化能和吸附热，2，4-DNT生成4A2NT的活化能为31.3 kJ·mol-1，吸附热为-29.9 kJ·mol-1；4A2NT生成2，4-TDA的活化能为26.4 kJ·mol-1，吸附热为-9.3 kJ·mol-1；2，4-DNT生成2A4NT的活化能为28.7 kJ·mol-1，吸附热为-15.0 kJ·mol-1；2A4NT反应生成2，4-TDA活化能为31.0 kJ·mol-1，吸附热为-16.8 kJ·mol-1。动力学模拟值与实验值结果拟合效果较好，对实际生产有一定指导意义。