甲醛、乙醛氣相羥醛縮合催化劑及反應(yīng)工藝研究.pdf

1、本論文從反應(yīng)機理分析了甲醛、乙醛羥醛縮合反應(yīng)的可行性，在液相反應(yīng)工藝研究的基礎(chǔ)上，以價廉易得的化工原料甲醛、乙醛溶液進行了氣相羥醛縮合反應(yīng)，研究內(nèi)容包括催化劑制備、評價、表征以及反應(yīng)工藝的初步優(yōu)化。該反應(yīng)可制備丙烯醛或羥基丙醛，它們是合成D，L-蛋氨酸，丙烯酸(酯)及PTT聚酯單體(1，3-丙二醇)等產(chǎn)品的重要化工原料。自行設(shè)計并建立了一套包括固定床管式反應(yīng)器的氣相羥醛縮合反應(yīng)裝置，建立了反應(yīng)原料及產(chǎn)品的氣相色譜/質(zhì)譜(GC

2、/MS)定性分析方法，以及氣相色譜(GC)內(nèi)標定量分析方法，用于計算反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、選擇性和丙烯醛的收率。分別采用浸漬法與溶膠-凝膠法制備了一系列氣相羥醛縮合反應(yīng)催化劑，用紅外光譜(IR)法，N2吸附(BET)法，XRD等方法對所制備的催化劑進行了表征，并在建立的反應(yīng)裝置上進行了催化劑的評價實驗。結(jié)果表明MgO-SiO2，ZnO-SiO2催化劑堿性活性中心強度比較適宜甲醛和乙醛的交叉羥醛縮合反應(yīng)，且活性中心密度越高，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與

3、收率越高。浸漬法制備的催化劑采用超細化處理和溶膠-凝膠法制備的催化劑有助于提高活性中心密度。催化劑活性下降主要原因是表面積碳的產(chǎn)生，通過對使用后催化劑的熱重(TG)分析得到催化劑再生所需的積碳燒除溫度。初步優(yōu)化了反應(yīng)工藝條件，在實驗所用固定床反應(yīng)器上，催化劑裝填量40 ml，反應(yīng)溫度310℃，n甲醛/n乙醛=1.5，進料速率0.2ml/min，停留時間10s左右，目標產(chǎn)物丙烯醛的收率最高可以達到85％。結(jié)合催化劑研制、評價及