芳香酸催化加氢制备无氯芳香醛的活性比较及分析

论文摘要

芳香醛系列产品作为医药、农药、染料的重要中间体，近年来国内发展迅速，随着许多新用途的不断开发，加上出口行情看好，市场需求量越来越大，目前已成为国内热点的精细有机化工原料。芳香醛可以用很多种方法合成，例如：烷基芳香烃氧化，烷基芳香烃卤化水解，芳香酸卤化加氢，芳香醇氧化或脱氢，但是这些合成工艺都存在着不同的缺点而且醛的产率都不理想。所以，从经济环保角度出发，本实验运用共沉淀法制备了锌锰复合氧化物纳米催化剂，并用于气相催化加氢芳香酸合成相应的醛。选取了三种芳香酸：苯甲酸、对甲基苯甲酸、对苯二甲酸为催化加氢的反应物，同时考察了温度、氢压等条件对其加氢反应活性及选择性的影响，并对三者加氢性能进行了比较研究；且在厦门涌泉集团香料基地进行了苯甲酸加氢制无氯苯甲醛的小单管实验和多管扩大中试。结果表明，该锌锰复合纳米催化剂不但具有很高的催化活性和选择性，而且相比传统的加氢催化剂所需反应温度较低。在相同的实验条件下，锌锰复合纳米催化剂对带单供电子基团的对甲基苯甲酸的加氢活性要高于苯甲酸的加氢活性；多管扩大最佳实验条件和结果为：反应温度370℃±5℃，催化剂预还原时间50h，氢气压力1.4×105Pa-1.6×105Pa，氢酸分压比40：1-±50：1，氢气气时空速为650 dm3·kg-1·h-1-750dm3·kg-1·h-1时，苯甲酸的转化率高达99％，苯甲醛的选择性为83％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 苯甲醛、对甲基苯甲醛和对苯二甲醛的性质、应用及其传统生产工艺概况
• 1.1.1 苯甲醛的性质、应用及其传统生产工艺概况
• 1.1.1.1 苯甲醛的性质、应用
• 1.1.1.2 苯甲醛的传统合成工艺
• 1.1.2 对甲基苯甲醛的性质、应用及其传统生产工艺概况
• 1.1.2.1 对甲基苯甲醛的性质、应用
• 1.1.2.2 对甲基苯甲醛的传统生产工艺概况
• 1.1.3 对苯二甲醛的性质、应用及其传统生产工艺概况
• 1.1.3.1 对苯二甲醛的性质、应用
• 1.1.3.2 对苯二甲醛的传统合成工艺
• 1.2 苯甲醛、对甲基苯甲醛和对苯二甲醛的绿色合成进展
• 1.2.1 苯甲醛的绿色合成进展
• 1.2.1.1 甲苯电解氧化法
• 1.2.1.2 苯甲醇氧化法
• 1.2.1.3 苯乙烯氧化法
• 1.2.1.4 苯甲酸及衍生物的还原法
• 1.2.2 对甲基苯甲醛的绿色合成进展
• 1.2.2.1 间接电合成法
• 1.2.2.2 Grignard 试剂法
• 1.2.3 对苯二甲醛的绿色合成进展
• 第二章 实验部分
• 2.1 催化剂的制备
• 2.1.1 沉淀法简介
• 2.1.2 沉淀法制备纳米颗粒的原理
• 2.1.3 药品及仪器
• 2.1.4 锌锰氧化物催化剂的制备
• 2.2 催化剂的表征方法
• 2.2.1 XRD 表征方法简介
• 2.2.2 TEM 表征方法简介
• 2.2.3 TPD 表征方法简介
• 2.2.4 TPR 表征方法简介
• 2.2.5 催化剂的其他表征
• 第三章 催化剂的表征结果及性能评估
• 3.1 催化剂的表征结果
• 3.1.1 氧化锌、氧化锰的表征结果
• 3.1.1.1 XRD 表征结果
• 3.1.1.2 TEM 表征结果
• 3.1.2 锌锰复合氧化物的表征结果
• 3.1.2.1 XRD 表征结果
• 3.1.2.2 TEM 表征结果
• 2-TPR 表征结果'>3.1.2.3 H₂-TPR 表征结果
• 2-TPD 表征结果'>3.1.2.4 CO₂-TPD 表征结果
• 3-TPD 表征结果'>3.1.2.5 NH₃-TPD 表征结果
• 3.2 催化剂的性能评估实验
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 使用仪器
• 3.2.3 主要仪器工作原理
• 3.2.3.1 气相色谱分析仪
• 3.2.3.2 高效液相色谱分析仪
• 3.2.4 实验装置
• 3.2.5 芳香酸加氢实验对催化剂的性能评估
• 第四章 影响苯甲酸、对甲基苯甲酸催化加氢反应的因素及分析
• 4.1 反应条件的影响
• 4.1.1 催化剂层温度的影响
• 4.1.2 氢气气时空速的影响
• 4.2 芳香酸加氢反应的活性比较及讨论
• 4.2.1 锌锰复合纳米催化剂对苯甲酸和对甲基苯甲酸加氢反应的活性比较
• 4.2.2 对苯二甲酸加氢反应活性讨论
• 4.2.3 结论
• 4.3 芳香酸加氢反应机理讨论
• 第五章 苯甲酸催化加氢单管小试及多管扩大中试
• 5.1 单管小试反应条件的影响
• 5.1.1 反应温度和氢酸分压比的影响
• 5.1.2 氢气气时空速的影响
• 5.1.3 反应时间的影响
• 5.1.4 预还原时间的影响
• 5.1.5 苯甲酸液时空速的影响
• 5.2 多管扩大试验结果及分析
• 5.2.1 多管扩大试验结果
• 5.2.2 本章小结
• 攻读硕士期间所发论文
• 参考文献
• 致谢