异丁烯选择氧化制备甲基丙烯醛催化剂的研究

异丁烯选择氧化制备甲基丙烯醛催化剂的研究

论文摘要

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是重要的丙烯酸树脂单体,市场应用前景十分广阔。但目前工业生产MMA的主要工艺是以丙酮和剧毒的氢氰酸为原料的丙酮氰醇法,反应过程中还使用高腐蚀性的硫酸,并副产大量难以处理的硫酸氢铵,整个反应的原子利用率只有47%。异丁烯选择氧化制备甲基丙烯醛(MAL)是以异丁烯替代剧毒氢氰酸为原料制备MMA清洁工艺的关键步骤。论文的主要研究工作和创新成果如下:(1)采用共沉淀法制备催化剂,系统地考察了催化剂制备过程中溶液的添加顺序、搅拌速度、焙烧温度和催化剂的元素组成及其配比对复合氧化物催化剂催化异丁烯选择氧化生成甲基丙烯醛反应性能的影响。借助于XRD、SEM、IR等分析方法对催化剂的物理化学性质进行了表征。得出催化剂最优制备条件是:溶液B添加到溶液A的添加顺序,搅拌速度为80rev/min、焙烧温度500℃,催化剂组成为Mo12Bi1.6Fe1Co8Ce0.4Cs0.4K0.2Sb0.48Ni0.12Ox。(2)对异丁烯浓度、反应温度、空速和水蒸气等反应条件对催化反应选择性和转化率的影响规律进行了系统研究,获得了优化的工艺条件并测定了催化反应的本征动力学方程。实验结果表明,380℃,空速4500h-1,异丁烯体积浓度6%条件下,异丁烯转化率97.31%,MAL选择性92.34%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 甲基丙烯酸甲酯的应用前景
  • 1.2 甲基丙烯酸甲酯的工业生产方法
  • 1.2.1 ACH 法
  • 1.2.2 乙烯法
  • 1.2.2.1 Ineos Alpha(α)路线
  • 1.2.2.2 RTI(Research Triangle Institute)-Eastman-Bechtel 路线
  • 1.2.3 改进的巴斯夫路线
  • 1.2.4 丙炔法
  • 1.2.5 丙烯法
  • 1.2.6 异丁烷氧化法
  • 1.2.7 异丁烯氧化法
  • 1.2.8 MMA 主要原料路线的经济评价
  • 1.3 异丁烯选择氧化制备MAL 的研究现状
  • 1.3.1 复合氧化物催化剂
  • 1.3.1.1 CuO 系催化剂
  • 1.3.1.2 Mo-Sb 系复合氧化物催化剂
  • 1.3.1.3 Mo-Bi 系复合氧化物催化剂
  • 1.3.2 杂多化合物催化剂
  • 1.3.3 异丁烯选择氧化生成甲基丙烯醛的反应机理
  • 1.4 异丁烯选择氧化的研究意义及展望
  • 1.5 本课题研究内容
  • 第二章 复合氧化物催化剂共沉淀制备条件的研究
  • 2.1 实验条件
  • 2.1.1 催化剂的制备方法
  • 2.1.2 催化剂的表征
  • 2.1.3 催化性能评价
  • 2.2 结果与讨论
  • 2.2.1 溶液添加顺序对催化剂催化性能的影响
  • 2.2.2 沉淀形成过程中搅拌的速度对催化剂催化性能的影响
  • 2.2.3 焙烧温度对催化剂催化性能的影响
  • 2.2.4 催化剂组成对催化剂性能的影响
  • 2.2.5 催化剂的XRD 表征
  • 2.2.6 催化的SEM 图
  • 2.2.7 催化剂的IR 表征结果
  • 2.2.8 催化剂的Raman 表征结果
  • 2.3 本章小节
  • 第三章 异丁烯选择催化氧化反应的研究
  • 3.1 实验条件
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 3.2.1 产物分析
  • 3.2.2 反应条件对催化剂性能的影响规律
  • 3.2.2.1 反应时间的影响
  • 3.2.2.2 空速对催化剂性能的影响
  • 3.2.2.3 异丁烯与空气的体积比对催化剂性能的影响
  • 3.2.2.4 水蒸气对催化剂性能的影响
  • 3.2.3 动力学研究
  • 3.3 本章小节
  • 第四章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录:作者攻读硕士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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