銅基催化劑上酯類化合物選擇加氫性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-14 02:54
由于石油資源的短缺,通過碳一路線和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的路線來生產(chǎn)酯類化合物,并以酯類化合物為原料催化加氫制備具有高附加值的醇類化合物,具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值。碳酸酯、醋酸酯作為典型的羧酸酯類化合物,對其催化加氫過程以及催化劑的研究,可為其它酯類化合物的加氫過程提供理論指導(dǎo)。本論文以酯類化合物如碳酸乙烯酯和醋酸環(huán)己酯為模型化合物研究Cu基催化劑上的選擇加氫反應(yīng)性能。具體包括以下兩部分研究內(nèi)容:一、以介孔SiO2(白炭黑)為載體,分別采用沉積沉淀法(DP)和蒸氨法(AE)制備了Cu負(fù)載量為20.0 wt%的Cu/SiO2-DP和Cu/SiO2-AE催化劑,并將其應(yīng)用于碳酸乙烯酯的選擇性加氫反應(yīng)中。與Cu/SiO2-DP催化劑相比,Cu/SiO2-AE催化劑表現(xiàn)出更加優(yōu)異的催化性能。基于葡萄糖具有一定的造孔功能,在焙燒的過程中催化劑前驅(qū)體中葡萄糖的除去對催化劑的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定影響,我們在用蒸氨法制備Cu/SiO2-AE催化劑的過程中,加入了不同量的葡萄糖,對其進(jìn)行修飾...
【文章來源】:華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:102 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
碳酸乙烯酯加氫反應(yīng)中可能生成的副產(chǎn)物
華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8乙烯酯轉(zhuǎn)化率以及80%的甲醇選擇性和99%的乙二醇選擇性,并顯示出良好的壽命(>208h)。研究發(fā)現(xiàn)Cu和Mg以及載體之間的較強(qiáng)相互作用調(diào)節(jié)了催化劑表面不同價(jià)態(tài)銅物種的比例,因此催化性能提升。向Cu8-Mg1/SiO2催化劑中摻雜適量Zr后形成的Cu8-Mg1-Zr0.47/SiO2催化劑中Cu的分散度更高,含有的硅酸銅量相對較多,Cu+/Cu0比值也進(jìn)一步得到調(diào)節(jié),使得該催化劑性能最佳,圖1.3為其機(jī)理圖[33]。圖1.3Cu8-Mg1-Zr0.47/SiO2催化劑上碳酸乙烯酯催化加氫制甲醇和乙二醇機(jī)理圖同時(shí),我們還通過水熱法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的S-1@CuSiO3復(fù)合材料,經(jīng)還原后得到S-1@Cu催化劑,此方法將金屬Cu與介孔同時(shí)引入微孔分子篩,得到高度分散的Cu納米粒子,在Cu含量較低且Cu+/Cu0合適時(shí),得到>99%的碳酸乙烯酯轉(zhuǎn)化率以及93%的甲醇收率和>99%的乙二醇收率[34]。1.3醋酸環(huán)己酯選擇加氫研究背景1.3.1醋酸和環(huán)己烯制備醋酸環(huán)己酯的研究乙醇作為一種用途廣泛的基本化學(xué)原料,受到了各國的廣泛重視。大部分工
??璞福?隕璞傅哪透?蔥雜瀉艽笠?螅??云渚?瞇雜寫?櫓?35,36]。隨著石油行業(yè)的發(fā)展,烯烴成為一種豐富而廉價(jià)的化工原料,在燃料市場中也相對產(chǎn)能過剩。利用醋酸和環(huán)己烯酯化制備醋酸環(huán)己酯(CA),再進(jìn)一步對醋酸環(huán)己酯加氫不僅間接解決了醋酸和環(huán)己烯產(chǎn)能過剩的問題,且在較低成本下制備出附加值較高的乙醇和環(huán)己醇。目前用于醋酸和環(huán)己烯加成制備醋酸環(huán)己酯的催化劑主要為固體酸催化劑,包括酸性陽離子交換樹脂、雜多酸和分子篩等。固體酸催化劑解決了液體酸在反應(yīng)過程中腐蝕設(shè)備以及污染環(huán)境等問題。其反應(yīng)機(jī)理如圖1.4:在質(zhì)子酸的催化作用下,環(huán)己烯雙鍵斷裂,形成碳正離子,與醋酸羥基氧上的孤對電子相結(jié)合,脫去一個(gè)H+最終合成醋酸環(huán)己酯[37]。圖1.4固體酸催化劑催化醋酸與環(huán)己烯反應(yīng)生成醋酸環(huán)己酯機(jī)理張懷彬等人[38]以NH4β沸石為催化劑催化醋酸和環(huán)己烯進(jìn)行酯化反應(yīng),在酸和烯的摩爾比例為5.5:1、反應(yīng)溫度為100oC的條件下反應(yīng)4h后,得到約84%的環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和90%的醋酸環(huán)己酯選擇性。Deng等人[39]制備了Nafion-SiO2/SS-fiber催化劑用于醋酸和環(huán)己烯催化精餾一步合成醋酸環(huán)己酯以及同時(shí)分離環(huán)己烯與環(huán)己烷,再沸器加熱功率為201.9oC、重時(shí)空速0.48h-1、回流比為9.51、進(jìn)料醋酸與環(huán)己烯摩爾配比為4.84:1的條件下可得到78.1%的醋酸環(huán)己酯產(chǎn)率以及93.0%的環(huán)己烷回收率且催化劑在200h內(nèi)保持良好穩(wěn)定性。許戈等人[40]采用“背包式”精餾集成(DCSR)工藝,對環(huán)己烯與醋酸酯化合成醋酸環(huán)己酯
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]“背包式”反應(yīng)精餾生產(chǎn)乙酸環(huán)己酯工藝的模擬研究[J]. 許戈,湯吉海,陳獻(xiàn),崔咪芬,費(fèi)兆陽,喬旭. 石油化工. 2017(01)
[2]助劑二氧化硅對CO2加氫制備甲醇CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2催化劑性能的影響[J]. 賈淼堯,高文桂,王華,王禹皓. 化工進(jìn)展. 2015 (02)
[3]Cu/SiO2催化劑上醋酸甲酯加氫制乙醇失活研究[J]. 李永剛,謝璇,尹馮懿,寧春利,張春雷. 復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[4]以葡萄糖為造孔劑制備多孔羥基磷灰石涂層[J]. 李鵬,黃紫洋,劉榕芳,肖秀峰. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2009(11)
[5]碳酸乙烯酯合成的研究進(jìn)展[J]. 黃煥生,楊波,黃科林,孫果宋,盧軍,李若華. 化工技術(shù)與開發(fā). 2007(11)
[6]尖晶石系NTC熱敏電阻材料導(dǎo)電機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 王衛(wèi)民. 安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2005(02)
[7]鐵氧體磁性納米微粒[J]. 余躍東. 貴州教育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2004(02)
[8]涂敷型吸波材料及其涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 趙東林,周萬城. 兵器材料科學(xué)與工程. 1998(04)
[9]國外微波隱身材料的發(fā)展及現(xiàn)狀[J]. 曹克廣. 撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào). 1997(02)
[10]尖晶石的性質(zhì)、制備及在催化中的應(yīng)用[J]. 董文生,王心葵,彭少逸. 石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào). 1996(04)
博士論文
[1]環(huán)己烯/乙醇與乙酸酯化反應(yīng)的催化精餾研究:Nafion和ZSM-5構(gòu)件催化劑及響應(yīng)面輔助優(yōu)化[D]. 鄧濤.華東師范大學(xué) 2018
碩士論文
[1]Pt-Fe/HPZSM-5催化劑上肉桂醛液相選擇加氫性能研究[D]. 王桂梅.華東師范大學(xué) 2019
[2]碳酸乙烯酯催化加氫制取甲醇和乙二醇的研究[D]. 田景霞.華東師范大學(xué) 2018
[3]Cu-Mn尖晶石涂層的制備與高溫性能的研究[D]. 張路路.西安科技大學(xué) 2017
[4]用于二甲醚水蒸氣重整制氫的固體酸與金屬催化劑研究[D]. 呂建輝.天津大學(xué) 2015
[5]共沉淀法乙酸乙酯加氫制乙醇銅基催化劑的研究[D]. 鐘凱立.華東理工大學(xué) 2015
本文編號(hào):3032999
【文章來源】:華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:102 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
碳酸乙烯酯加氫反應(yīng)中可能生成的副產(chǎn)物
華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8乙烯酯轉(zhuǎn)化率以及80%的甲醇選擇性和99%的乙二醇選擇性,并顯示出良好的壽命(>208h)。研究發(fā)現(xiàn)Cu和Mg以及載體之間的較強(qiáng)相互作用調(diào)節(jié)了催化劑表面不同價(jià)態(tài)銅物種的比例,因此催化性能提升。向Cu8-Mg1/SiO2催化劑中摻雜適量Zr后形成的Cu8-Mg1-Zr0.47/SiO2催化劑中Cu的分散度更高,含有的硅酸銅量相對較多,Cu+/Cu0比值也進(jìn)一步得到調(diào)節(jié),使得該催化劑性能最佳,圖1.3為其機(jī)理圖[33]。圖1.3Cu8-Mg1-Zr0.47/SiO2催化劑上碳酸乙烯酯催化加氫制甲醇和乙二醇機(jī)理圖同時(shí),我們還通過水熱法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的S-1@CuSiO3復(fù)合材料,經(jīng)還原后得到S-1@Cu催化劑,此方法將金屬Cu與介孔同時(shí)引入微孔分子篩,得到高度分散的Cu納米粒子,在Cu含量較低且Cu+/Cu0合適時(shí),得到>99%的碳酸乙烯酯轉(zhuǎn)化率以及93%的甲醇收率和>99%的乙二醇收率[34]。1.3醋酸環(huán)己酯選擇加氫研究背景1.3.1醋酸和環(huán)己烯制備醋酸環(huán)己酯的研究乙醇作為一種用途廣泛的基本化學(xué)原料,受到了各國的廣泛重視。大部分工
??璞福?隕璞傅哪透?蔥雜瀉艽笠?螅??云渚?瞇雜寫?櫓?35,36]。隨著石油行業(yè)的發(fā)展,烯烴成為一種豐富而廉價(jià)的化工原料,在燃料市場中也相對產(chǎn)能過剩。利用醋酸和環(huán)己烯酯化制備醋酸環(huán)己酯(CA),再進(jìn)一步對醋酸環(huán)己酯加氫不僅間接解決了醋酸和環(huán)己烯產(chǎn)能過剩的問題,且在較低成本下制備出附加值較高的乙醇和環(huán)己醇。目前用于醋酸和環(huán)己烯加成制備醋酸環(huán)己酯的催化劑主要為固體酸催化劑,包括酸性陽離子交換樹脂、雜多酸和分子篩等。固體酸催化劑解決了液體酸在反應(yīng)過程中腐蝕設(shè)備以及污染環(huán)境等問題。其反應(yīng)機(jī)理如圖1.4:在質(zhì)子酸的催化作用下,環(huán)己烯雙鍵斷裂,形成碳正離子,與醋酸羥基氧上的孤對電子相結(jié)合,脫去一個(gè)H+最終合成醋酸環(huán)己酯[37]。圖1.4固體酸催化劑催化醋酸與環(huán)己烯反應(yīng)生成醋酸環(huán)己酯機(jī)理張懷彬等人[38]以NH4β沸石為催化劑催化醋酸和環(huán)己烯進(jìn)行酯化反應(yīng),在酸和烯的摩爾比例為5.5:1、反應(yīng)溫度為100oC的條件下反應(yīng)4h后,得到約84%的環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和90%的醋酸環(huán)己酯選擇性。Deng等人[39]制備了Nafion-SiO2/SS-fiber催化劑用于醋酸和環(huán)己烯催化精餾一步合成醋酸環(huán)己酯以及同時(shí)分離環(huán)己烯與環(huán)己烷,再沸器加熱功率為201.9oC、重時(shí)空速0.48h-1、回流比為9.51、進(jìn)料醋酸與環(huán)己烯摩爾配比為4.84:1的條件下可得到78.1%的醋酸環(huán)己酯產(chǎn)率以及93.0%的環(huán)己烷回收率且催化劑在200h內(nèi)保持良好穩(wěn)定性。許戈等人[40]采用“背包式”精餾集成(DCSR)工藝,對環(huán)己烯與醋酸酯化合成醋酸環(huán)己酯
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]“背包式”反應(yīng)精餾生產(chǎn)乙酸環(huán)己酯工藝的模擬研究[J]. 許戈,湯吉海,陳獻(xiàn),崔咪芬,費(fèi)兆陽,喬旭. 石油化工. 2017(01)
[2]助劑二氧化硅對CO2加氫制備甲醇CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2催化劑性能的影響[J]. 賈淼堯,高文桂,王華,王禹皓. 化工進(jìn)展. 2015 (02)
[3]Cu/SiO2催化劑上醋酸甲酯加氫制乙醇失活研究[J]. 李永剛,謝璇,尹馮懿,寧春利,張春雷. 復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[4]以葡萄糖為造孔劑制備多孔羥基磷灰石涂層[J]. 李鵬,黃紫洋,劉榕芳,肖秀峰. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2009(11)
[5]碳酸乙烯酯合成的研究進(jìn)展[J]. 黃煥生,楊波,黃科林,孫果宋,盧軍,李若華. 化工技術(shù)與開發(fā). 2007(11)
[6]尖晶石系NTC熱敏電阻材料導(dǎo)電機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 王衛(wèi)民. 安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2005(02)
[7]鐵氧體磁性納米微粒[J]. 余躍東. 貴州教育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2004(02)
[8]涂敷型吸波材料及其涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 趙東林,周萬城. 兵器材料科學(xué)與工程. 1998(04)
[9]國外微波隱身材料的發(fā)展及現(xiàn)狀[J]. 曹克廣. 撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào). 1997(02)
[10]尖晶石的性質(zhì)、制備及在催化中的應(yīng)用[J]. 董文生,王心葵,彭少逸. 石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào). 1996(04)
博士論文
[1]環(huán)己烯/乙醇與乙酸酯化反應(yīng)的催化精餾研究:Nafion和ZSM-5構(gòu)件催化劑及響應(yīng)面輔助優(yōu)化[D]. 鄧濤.華東師范大學(xué) 2018
碩士論文
[1]Pt-Fe/HPZSM-5催化劑上肉桂醛液相選擇加氫性能研究[D]. 王桂梅.華東師范大學(xué) 2019
[2]碳酸乙烯酯催化加氫制取甲醇和乙二醇的研究[D]. 田景霞.華東師范大學(xué) 2018
[3]Cu-Mn尖晶石涂層的制備與高溫性能的研究[D]. 張路路.西安科技大學(xué) 2017
[4]用于二甲醚水蒸氣重整制氫的固體酸與金屬催化劑研究[D]. 呂建輝.天津大學(xué) 2015
[5]共沉淀法乙酸乙酯加氫制乙醇銅基催化劑的研究[D]. 鐘凱立.華東理工大學(xué) 2015
本文編號(hào):3032999
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