Cu,Mo,Ni/硅藻土催化氢解蔗糖制取C2～C3多元醇的研究

论文摘要

C2C3多元醇是指乙二醇、丙二醇和丙三醇,广泛应用于化纤、汽车、食品和医药等行业中。C2C3多元醇生产原料主要来源于石油,随着石油的日渐枯竭,以可再生资源蔗糖为原料生产制备C2C3多元醇作为绿色化工,凸现出其经济优势,符合可持续发展的要求,具有十分广阔的应用前景。本文首次以硅藻土为载体,Cu、Mo、Ni的盐类为前驱体,采用浸渍沉淀法制备了蔗糖氢解用Cu,Mo,Ni/硅藻土催化剂,通过TPR和XRD对其进行了表征。并将该催化剂用于蔗糖氢解反应,对氢解反应工艺条件进行了研究,重点考察了催化剂用量、反应压力、温度和搅拌速率等对蔗糖氢解制C2C3多元醇反应速率和收率的影响。Ni作为主催化剂,是氢解类反应最常用的,助剂Mo、Cu的加入,能够提高Ni催化氢解的活性,降低活化温度。研究结果表明,当蔗糖加入量为20g时,使用22wt%的Cu,Mo,Ni/硅藻土作催化剂,其适宜用量为3.2g,在适宜的反应条件下,能够得到较大的产物收率。蔗糖氢解反应在较大的反应压力范围内（210MPa）都可进行,随着反应压力的增高,目标产物C2C3多元醇的收率呈现先增大后减小的趋势,而适宜的反应压力为5MPa。随着反应温度的升高,蔗糖氢解反应速率加快,目标产物的收率增加。当反应温度高于160℃时,氢解反应过程过于剧烈,副反应增多,使目标产物的收率下降,实验得到的适宜反应温度是150℃。釜式反应器的搅拌能够使液相中的蔗糖与催化剂充分混合,使得气液相的有效接触面更大,同时,高转速能迅速的转移扩散反应产物,利于反应的进行,适宜的搅拌速率为900rad/min。在单因素讨论的基础上,采用正交试验法,得到了最佳的反应条件组合。本文中制备的Cu,Mo,Ni/硅藻土催化剂对蔗糖氢解反应的C2C3多元醇收率较低,经分析讨论,是由催化剂活化过程中生成了Fe-Ni合金,以及活化后的催化剂转移到反应釜过程中被空气氧化,活性降低所致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 蔗糖的性质
• C3 多元醇的生产和用途'>1.2 C2^C3 多元醇的生产和用途
• 1.2.1 乙二醇的生产及用途
• 1.2.2 1，2-丙二醇的生产及用途
• 1.2.3 1，3-丙二醇的生产及用途
• 1.2.4 甘油的生产及用途
• 1.3 糖醇类化合物氢解工艺
• 1.4 糖醇类化合物氢解催化剂
• 1.4.1 络合物均相催化剂
• 1.4.2 金属氧化物催化剂
• 1.4.3 负载催化剂
• 1.4.3.1 炭负载催化剂
• 1.4.3.2 硅藻土负载催化剂
• 1.4.3.3 氧化物负载催化剂
• 1.4.3.4 聚合物负载催化剂
• 1.4.4 对Cu 系、Ni 系、Ru 系、Mo 系催化剂的研究
• 1.4.4.1 Cu 系催化剂
• 1.4.4.2 Ni 系催化剂
• 1.4.4.3 Ru 系催化剂
• 1.4.4.4 Mo 系催化剂
• 1.5 硅藻土作催化剂载体的应用
• 1.5.1 作钒触媒载体
• 1.5.2 作燃烧催化剂载体
• 1.5.3 其它催化剂载体
• 1.5.4 无滴剂载体
• 1.5.5 抗菌剂载体
• 1.5.6 农药载体
• 1.6 课题研究内容及意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 催化剂的制备
• 2.1.1 实验材料及试剂
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.1.3 负载型催化剂的制备
• 2.1.3.1 硅藻土预处理
• 2.1.3.2 制备催化剂
• 2.1.4 控制因素
• 2.1.4.1 沉淀温度
• 2.1.4.2 pH 值影响
• 2.2 蔗糖催化氢解反应
• 2.2.1 实验药品和仪器
• 2.2.2 催化剂的活化
• 2.2.3 蔗糖催化氢解反应
• 2.3 产物分析方法
• 2.3.1 实验仪器及设备
• 2.3.2 实验材料及试剂
• 2.3.3 化学滴定法分析
• 2.3.3.1 原理
• 2.3.3.2 标定步骤
• 2.3.3.3 操作方法
• 2.3.3.4 滴定注意事项
• 2.3.4 气相色谱分析
• 2.3.4.1 气相色谱分析条件
• 2.3.4.2 气相色谱分析方法—内标法
• 2.4 催化剂表征
• 2.4.1 X 射线衍射（XRD）表征
• 2.4.2 程序升温还原（TPR）测定
• 第三章 催化剂的制备和蔗糖氢解反应的研究
• 3.1 催化剂制备条件的研究
• 3.1.1 催化剂还原温度的确定
• 3.1.2 催化剂活化时间的确定
• 3.1.3 催化剂负载量的确定
• 3.2 蔗糖氢解反应工艺的研究
• 3.2.1 催化剂用量的影响
• 3.2.2 反应压力的影响
• 3.2.3 温度影响
• 3.2.4 搅拌速率的影响
• 3.3 反应条件的正交试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 蔗糖氢解反应机理的的研究
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢