碳酸二甲酯和丙醇气相酯交换反应合成碳酸甲丙酯

论文摘要

本论文对碳酸二甲酯（DMC）做甲酯基化试剂与丙醇气相酯交换催化合成碳酸甲丙酯（MPC）进行了研究。制备、表征了用于气相酯交换合成MPC反应的负载型金属氧化物催化剂。催化剂的活性评价结果表明,浸渍法制备的TiO2/Al2O3催化剂对气相酯交换合成MPC的反应具有高的催化活性。催化剂制备条件对催化剂活性具有不同程度的影响。经单因素优化得出的适宜的催化剂制备条件为:活性组分Ti的负载量为5%（wt）,焙烧温度为500℃。催化剂的表征结果表明,Ti负载量的改变对于催化剂的酸强度没有明显的影响,但是对于催化剂表面的L酸酸量有影响;焙烧温度对催化剂的结构及表面酸强度具有影响,进而影响催化剂的活性;具有一定结晶度的TiO2有利于提高催化活性。 在消除内、外扩散效应影响以后考察了反应温度、反应压力、空速以及原料配比等反应条件对气相酯交换反应的影响,确定了最佳的反应条件:反应温度为130℃、反应压力为1.1MPa、气相空速为360 h-1、原料DMC与丙醇的摩尔比为0.5,在此条件下DMC的转化率为57.27%,MPC的选择性88.07%,主要副产物为碳酸二丙酯;TiO2/Al2O3催化剂130h活性评价稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 甲基烷基碳酸酯的合成方法
• 1.1.1 氯甲酸甲酯和醇酯交换
• 1.1.2 DMC和碳酸二烷酯酯交换
• 1.1.3 DMC和醇酯交换
• 1.2 DMC在有机合成中的应用
• 1.3 酯交换合成碳酸酯催化剂研究进展
• 1.4 酯交换合成碳酸酯的反应工艺研究进展
• 1.4.1 碳酸酯合成及DMC/甲醇分离工艺
• 1.4.2 分区反应工艺
• 1.4.3 偶联法合成碳酸酯工艺
• 1.5 本文的工作
• 第二章 酯交换反应的热力学分析
• 2.1 反应热力学数据的求取
• 2.1.1 MPC自由能的计算
• 2.1.2 其它物质的自由能的估算
• 2.1.3 反应焓的计算
• 2.1.4 平衡常数的计算
• 2.1.5 平衡转化率的计算
• 2.2 计算结果及讨论
• 2.2.1 主反应的热力学分析
• 2.2.2 副反应的热力学分析
• 2.3 温度对主副反应的影响
• 2.4 小结
• 第三章 实验部分
• 3.1 原材料
• 3.2 催化剂的制备
• 3.3 催化剂的活性评价
• 3.3.1 实验流程及装备图
• 3.3.2 评价条件
• 3.3.3 产物的定性和定量分析
• 3.3.4 催化剂活性评价指标
• 3.4 催化剂的表征
• 3.4.1 XRD
• 3.4.2 比表面积测试
• 2-TPD'>3.4.3 CO₂-TPD
• 3-TPD'>3.4.4 NH₃-TPD
• 3.4.5 IR光谱
• 3.4.6 吡啶吸附IR光谱
• 3.4.7 XPS
• 第四章 催化剂制备对酯交换反应活性的影响
• 4.1 实验结果与讨论
• 4.1.1 空白实验
• 4.1.2 活性组分的选择
• 4.1.3 载体的选择
• 4.1.4 活性组分负载量对催化剂活性的影响
• 4.1.5 焙烧温度的影响
• 4.2 小结
• 第五章 工艺条件对酯交换过程的影响
• 5.1 实验结果与讨论
• 5.1.1 外扩散效应的考察与消除
• 5.1.2 内扩散效应的考察与消除
• 5.1.3 反应温度的影响
• 5.1.4 反应压力的影响
• 5.1.5 空速的影响
• 5.1.6 物料配比的影响
• 5.2 催化剂稳定性考察
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士读期间发表的论文
• 致谢