甲醇羰基化制醋酸催化體系的研究.pdf

1、甲醇在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┫驴芍苯郁驶铣纱姿幔c石油路線合成醋酸工藝相比，無論原料來源或經(jīng)濟(jì)效益都有明顯的優(yōu)越性。在眾多的催化劑中，銥系催化劑以其反應(yīng)條件溫和、高活性及高選擇性而被廣泛研究并已工業(yè)化。
　　 銥系催化劑體系以碘甲烷為助催化劑，可大大提高催化反應(yīng)速率，但催化劑易流失，造成一定的環(huán)境污染，不利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。本論文選用銥系催化劑，在高壓釜內(nèi)進(jìn)行羰基化試驗(yàn)，對(duì)工藝參數(shù)(如溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間、催化劑濃度等)進(jìn)行了研究。為

2、了解決催化劑流失問題，合成了含碘的離子液體，探索了離子液體對(duì)甲醇羰基化反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)研究得到的主要結(jié)論為：
　　 （1）催化劑體系以貴金屬三氯化銥為主催化劑，碘甲烷為助催化劑。催化劑外觀呈深褐色固體，銥含量：400～3000 ppm(wt.)，碘甲烷：5～10％(wt.)，該催化體系具有較高的活性。
　　 （2）建立了適合甲醇羰化實(shí)驗(yàn)的分析方法。采用熱導(dǎo)池檢測器、F3 mm×2 m不銹鋼色譜柱(固定相為：Porapak

3、-Q，80～100 目)，通過與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)照保留時(shí)間法對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析，分離度大于1.5；通過峰面積校正歸一法，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了定量分析，確定了各組分的質(zhì)量校正因子，分別為：水—0.1927、甲醇—0.3604、丙酮—1.0000、醋酸甲酯—0.8175、醋酸—1.4512。
　　 （3）在反應(yīng)溫度190 ℃，反應(yīng)壓力3.5 MPa，反應(yīng)時(shí)間300 min，原料摩爾比H2O: CH3OH:CH3COOH:CH3COOCH

4、3=11：159：12：3，催化劑800 ppm(wt.)，碘甲烷7.9％(wt.)的工藝參數(shù)下，按甲醇計(jì)算，甲醇轉(zhuǎn)化率99.85％，醋酸選擇性67.26％。
　　 （4）以1-甲基咪唑和碘代正丁烷為反應(yīng)物，通過微波輻射，在無溶劑下合成了1-丁基-3-甲基咪唑碘離子液體([Bmim]I)，反應(yīng)條件為：微波輸出功率為160 W，間歇輻射時(shí)間30 min，n(1-甲基咪唑)：n(碘代正丁烷)=1：1.09時(shí)，產(chǎn)率可達(dá)96.66％。<

5、br>　　 并通過紅外及紫外等光譜手段對(duì)其進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合離子液體[Bmim]I的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該離子液體[Bmim]I具有親水性，其溶解性與離子液體[Bmim][BF4]相似。
　　 （5）羰化反應(yīng)中所加離子液體的種類對(duì)產(chǎn)物的選擇性有一定影響。當(dāng)陽離子基團(tuán)同為咪唑類時(shí)，鹵素陰離子基團(tuán)對(duì)提高醋酸的選擇性有利，而當(dāng)陰離子為較大的其他基團(tuán)時(shí)，對(duì)提高醋酸的選擇性不利。
　　 （6）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1-丁基-3-甲基咪唑碘離子液