固体催化剂上丙酮缩合制备异佛尔酮的研究

论文摘要

异佛尔酮是一种性能优良、应用广泛的高沸点溶剂。丙酮气相合成异佛尔酮是一条具有广阔发展前景的绿色合成工艺路线。论文采用共沉淀法制备了一系列酸碱复合固体催化剂,在固定床反应器中对其进行活性评价,并通过TPD、XRD、TG/DTA、BET、XPS等手段对样品进行表征。系统地研究了镁铝比、金属离子总浓度、沉淀剂用量、沉淀剂滴加速度、水洗及焙烧温度对催化剂反应性能的影响。小试条件下确定最佳制备工艺条件为:镁铝比为1:1,金属离子总浓度为0.25mol/L,沉淀剂用量为1.5倍,沉淀剂滴加速度为2.0ml/min,焙烧温度为500℃。此条件下丙酮转化率为28.4%,异佛尔酮选择性为93.1%。100小时连续反应证明催化剂具有较好的稳定性。实验发现加压条件下共沉催化剂的失活原因为催化剂表面高聚物的附着,通过焙烧可使失活催化剂再生。论文还对共沉催化剂进行改性研究,确定了最佳改性条件:2%(wt)La(NO3)3溶液等体积浸渍4h,300℃焙烧。改性后催化剂在0.2MPa反应时丙酮转化率可达39.4%,异佛尔酮选择性可达93.9%。本实验还研究了催化剂的放大制备,发现放大催化剂与小试催化剂相比,反应活性基本不变。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究背景
• 1-1-1 异佛尔酮的物化性质
• 1-1-2 异佛尔酮的应用
• 1-1-3 异佛尔酮国内外生产与供求
• §1-2 异佛尔酮的合成方法及研究进展
• 1-2-1 异丙叉丙酮法
• 1-2-2 丙酮缩合法
• §1-3 合成异佛尔酮催化剂的研究进展
• 1-3-1 液相缩合法催化剂的研究
• 1-3-2 气-固相催化缩合法催化剂的研究
• 1-3-3 小结
• §1-4 选题思路及论文研究工作
• 1-4-1 选题思路与创新点
• 1-4-2 论文主要研究内容
• 第二章 实验部分
• §2-1 原料与仪器
• §2-2 反应装置及实验步骤
• 2-2-1 实验步骤
• 2-2-2 实验反应装置
• §2-3 产物定量分析与计算
• 2-3-1 气相色谱分析
• 2-3-2 实验结果计算
• §2-4 催化剂的制备方法
• 2-4-1 共沉催化剂的制备
• 2-4-2 共沉催化剂的改性处理
• §2-5 催化剂的表征手段
• 2-5-1 BET 比表面积及孔结构测试
• 3和CO₂ 程序升温脱附（TPD）'>2-5-2 NH₃和CO₂程序升温脱附（TPD）
• 2-5-3 X 射线衍射（XRD）
• 2-5-4 扫描电镜（SEM）
• 2-5-5 热分析（TG/DTA）
• 2-5-6 X 射线光光电子能谱（XPS）
• 2-5-7 等离子光谱元素分析（ICP）
• 第三章 实验结果与讨论
• §前言
• §3-1 制备条件对共沉催化剂反应活性的影响
• 3-1-1 镁铝比对催化剂活性的影响
• 3-1-2 金属离子总浓度对催化剂活性的影响
• 3-1-3 沉淀剂用量对催化剂活性的影响
• 3-1-4 沉淀剂滴加速度对催化剂活性的影响
• 3-1-5 焙烧温度的确定
• 3-1-6 洗涤对催化剂活性的影响
• 3-1-7 小结
• §3-2 稳定性实验
• §3-3 预处理对反应结果的影响
• §3-4 重复性实验
• 3-4-1 催化剂评价的重复实验
• 3-4-2 催化剂制备的重复实验
• §3-5 共沉催化剂结构与性质对反应活性的影响
• 3-5-1 镁铝比对催化剂物化性能的影响
• 3-5-2 沉淀剂用量对催化剂性能的影响
• 3-5-3 洗涤对催化剂性能的影响
• 3-5-4 焙烧温度对催化剂性能的影响
• §3-6 压力对共沉催化剂反应结果的影响
• §3-7 催化剂失活原因的初步探索
• 3-7-1 反应前后催化剂的IR 分析
• 3-7-2 反应前后催化剂的XPS 分析
• 3-7-3 小结
• §3-8 催化剂的回收再利用
• §3-9 共沉催化剂的改性处理
• 3-9-1 改性物质的筛选
• 3-9-2 硝酸镧浓度对催化剂活性的影响
• 3-9-3 浸渍时间对催化剂活性的影响
• 3-9-4 焙烧温度对改性后催化剂活性的影响
• 3-9-5 压力对改性催化剂反应结果的影响
• 3-9-6 小结
• §3-10 放大催化剂制备的尝试
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录 A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果