Ru-Zn催化剂制备及苯加氢制环己烯的研究

论文摘要

环己烯用途广泛,是一种重要的有机合成中间体。目前最佳的生产方法是苯选择加氢法,对于该方法而言,催化剂的制备是其关键。本文主要在苯选择加氢制环己烯催化剂的制备和表征、制备过程添加剂的影响、第二助剂的引入和催化剂寿命等方面进行了研究。采用共沉淀法进行催化剂前驱体的制备,并进行晶化、还原和浸出等后处理过程,制得所需催化剂。向共沉淀反应介质中分别添加无机物、有机物和离子液体,考察不同添加剂对催化剂制备的影响。其中,加入无机添加剂以A-D组合为最佳,D的浓度采用3.0mol·L-1,通过加入无机物A调节溶液pH值为9.5所制备出的催化剂活性最高,环己烯收率可达50.4%。加入有机添加剂以乙醇的结果较好,添加乙醇与水的体积比为1：1时效果最佳,对环己烯收率为44.5%。向纯水体系加入四种水溶性离子液体的制备结果与乙醇接近,且添加C6H11N2BF4制备出的Ru-Zn催化剂,环己烯收率达到46.7%。添加剂促进了钌锌共沉淀,提高了催化剂活性和催化剂制备的重复性。在此基础上研究了第二助剂元素M的引入对催化剂制备的影响,以催化剂前驱体制备进料比Ru/Zn=1:1为基础,选定进料比Ru/（Zn+M）为1：1,确定了当Zn/Rh的进料比为1：0.05时,制备得到的Ru-Zn-Rh催化剂活性最高,环己烯收率达到57.4%。对所制备的Ru-Zn催化剂进行了寿命实验,在本实验装置和条件下,表现出较好的稳定性,进行8次苯加氢活性实验后,环己烯收率由50.4%降为45.5%。催化剂活性有所降低的主要原因是操作带来的催化剂组分的损失。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 环己烯的理化性质
• 1.1.2 环己烯的应用领域
• 1.1.3 环己烯的生产方法
• 1.1.4 苯加氢反应的动力学研究
• 1.1.5 苯加氢制环己烯的历史研究
• 1.2 催化剂的研究进展
• 1.2.1 Ru系催化剂浸渍法的制备
• 1.2.2 Ru系催化剂沉淀法的制备
• 1.2.3 Ru系催化剂共沉淀法的制备
• 1.2.4 Ru系催化剂微乳液法的制备
• 1.2.5 Ru系催化剂离子交换法的制备
• 1.2.6 Ru系催化剂化学还原法的制备
• 1.2.7 Ru系催化剂化学混合法的制备
• 1.3 反应工艺过程的研究现状
• 1.4 反应过程操作条件的研究
• 1.4.1 加热温度对反应的影响
• 1.4.2 氢气压力对反应的影响
• 1.4.3 搅拌速度对反应的影响
• 1.4.4 加氢时间对反应的影响
• 1.4.5 催化剂量对反应的影响
• 1.4.6 反应体系添加剂的影响
• 1.5 催化剂制备反应介质的研究
• 1.6 加入第二助剂的研究
• 1.7 催化剂寿命的研究
• 1.8 课题组前期工作基础
• 1.9 立论依据及研究内容
• 第2章 Ru-Zn催化剂制备过程添加剂的研究
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验所用试剂与气体
• 2.1.2 实验所用仪器
• 2.2 催化剂的制备及活性评价方法
• 2.2.1 Ru-Zn催化剂的制备方法
• 2.2.2 催化剂的活性评价方法
• 2.3 催化剂表征的方法
• 2.3.1 BET法测定比表面
• 2.3.2 X射线粉末衍射法
• 2.3.3 能量色散X射线谱
• 2.4 催化剂制备过程添加剂的研究
• 2.4.1 无机添加剂的研究
• 2.4.2 有机添加剂的研究
• 2.4.3 添加离子液体的研究
• 2.5 催化剂制备的重复性实验
• 2.5.1 纯水作反应介质
• 2.5.2 添加无机物A-D作反应介质
• 2.5.3 添加乙醇作反应介质
• 2.6 本章小结
• 第3章 引入第二助剂的研究
• 3.1 选用的第二助剂前体
• 3.2 Ru-Zn-M催化剂的制备
• 3.3 Ru-Zn-M催化剂的评价
• 3.4 本章小结
• 第4章 催化剂寿命的研究
• 4.1 催化剂的寿命实验
• 4.2 催化剂失活原因分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢