摘要
异硬脂酸是一系列在碳链骨架上带有支链结构的C18饱和脂肪酸的统称。由于带有支链和不存在 C=C 双键，异硬脂酸兼具了直链饱和脂肪酸的稳定性与不饱和脂肪酸的低温流动性，使其易于工业加工，极具发展前景。ZSM-X 分子筛具有特殊的孔结构，这使得其在长直链烷烃异构化反应中表现出优异的产物选择性。然而，由于传统 ZSM-X 分子筛的孔道利用率较低，催化性能较低，因此需要对其进行特殊处理以满足更高的工业需求。 本文对 ZSM-X分子筛进行了改性研究，探究其最佳改性条件、其催化油酸甲酯异构化制备异硬脂酸甲酯反应的最佳工艺条件及其重复使用性能。研究内容如下： 采用 ZSM-X 分子筛分别催化油酸和油酸甲酯的异构化反应，评估反应原料对ZSM-X 分子筛催化活性的影响。结果表明，催化油酸甲酯异构的反应效率较高，而催化油酸的效率很低。对 ZSM-X分子筛进行碱改性得到改性 ZSM-X分子筛，将其作为油酸甲酯异构化制备异硬脂酸甲酯的催化剂，测试其催化活性，结果表明：（1）经过碱改性后，ZSM-X分子筛的Si/Al比减小，形成介孔结构，当Na2CO3浓度为0.2 mol/L时，ZSM-X（0.2）改性催化剂在保持完整骨架结构的同时又具备了大的孔容以及热稳定性，因而催化活性与反应选择性较高，异硬脂酸甲酯的产率和选择性分别达到 90.22%和97.87%；（2）通过正交试验得出ZSM-X（0.2）用量为9 wt%、温度为270℃、反应时间为16 h、助溶剂用量为2 wt%时，异硬脂酸甲酯的产率为93.82%。 对ZSM-X（0.2）改性催化剂进行重复再生后，循环使用7次，异构反应的转化率仍可高达96.00%以上，且异硬脂酸甲酯的产率仍可维持在91.00%左右。（1）通过一系列表征分析进一步表明，循环使用 7 次后，ZSM-X（0.2）改性催化剂仍保持了完整的骨架结构和良好的热稳定性，同时保持了较高的酸性和较大的比表面积；（2）通过对油酸甲酯异构化反应实验及其重复实验依次放大 5倍和 10倍，证明在公斤级的反应及重复实验中仍保持了90.00%以上的异硬脂酸甲酯产率。说明ZSM-X分子筛催化油酸甲酯异构化制备异硬脂酸甲酯具备工业化生产的可行性。
NETL