氧化羰基化合成碳酸二苯酯磁性催化劑制備及其在磁穩(wěn)定床中冷模實驗.pdf

1、非均相磁性復(fù)合氧化物載鈀催化劑用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反應(yīng)，不僅使催化劑在反應(yīng)前后易于分離還可替代均相氧化還原助劑，且催化劑所具有的磁性可使其應(yīng)用于磁穩(wěn)定床反應(yīng)器以強化相間傳質(zhì)傳熱，對于綠色化工過程開發(fā)具有重要意義和應(yīng)用價值。
　　本文對磁性尖晶石型鐵酸錳載體在氧化羰基化合成碳酸二苯酯中的性能進行研究，通過考察一系列影響反應(yīng)活性的因素，確定了催化劑活性與載體表面活性和可移動氧物種含量相關(guān)聯(lián)。采用不同制備方法、不同

2、焙燒溫度、金屬摻雜改性等手段來調(diào)變催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)，采用共沉淀法制備的磁性鐵酸錳載體晶粒尺寸小、晶體表面缺陷易形成而使表面活性高，比表面積達163 m2/g、負載后催化劑比飽和磁化強度(Ms)為25.6 emu/g、DPC收率達7.48％。銅、鉛金屬摻雜可使 MnFe2O4載體表面活性提高、可移動氧物種增多，當(dāng)摻雜質(zhì)量分數(shù)為10%的PbO時催化劑的DPC收率達到11.53%、比磁化強度仍為20.3 emu/g，所得催化劑同時具有較高

3、的比飽和磁化強度和最佳的催化活性。
　　以磁性Pd/10%PbO-MnFe2O4催化劑顆粒為對象利用Fluent軟件模擬計算及冷模實驗，研究其在磁穩(wěn)定床中分布和床層壓降的變化。模擬計算結(jié)果表明：外加磁場強度 H對床層內(nèi)固相磁性催化劑顆粒體積濃度影響較大，當(dāng)氣體流速ug=0.25 m/s，磁場強度H=40 kA/m，時間t=2 s時磁穩(wěn)定床內(nèi)固相磁性催化劑顆粒體積濃度分布均勻，床層界面清晰且固相集中分布在磁穩(wěn)定床床層底部，氣液固相分

4、布穩(wěn)定，床層處于可控的流化狀態(tài)，由于固相的集中分布導(dǎo)致床層壓降增大；利用激光及能量計對冷模實驗中磁穩(wěn)定床橫截面上固相含率的標(biāo)定和測試，實驗結(jié)果表明隨磁場強度的增大固相磁性催化劑顆粒在床層中向磁力線方向集中分布，同時使床層壓降升高，冷模實驗與模擬計算結(jié)果相吻合，可確定所制備的磁性 Pd/10%PbO-MnFe2O4催化劑顆粒能適用于所設(shè)計制作的小型磁穩(wěn)定流化床裝置，同時可根據(jù)催化劑比飽和磁化強度的大小選擇外加磁場大小來控制固相磁性催化劑在