铜锌铝催化剂上环己醇脱氢制取环己酮反应动力学研究

论文摘要

环己醇脱氢制环己酮是生产己内酰胺和己二酸进而制备聚酰胺产品尼龙-6和尼龙-66的主要方法之一。随着近年来对聚酰胺需求量的增加，迫切需要对于环己醇脱氢工艺进行改进，同时应加强该工艺的反应动力学研究。本论文采用美国Autoclave Engineers公司生产的内循环连续无梯度反应器，对国产LYT-96型铜锌铝催化剂上环己醇脱氢制环己酮反应进行了动力学研究。首先通过改变转速和催化剂颗粒的大小排除了外、内扩散的影响；其次测定了在搅拌转速为3000rp／min，压力为常压条件下，温度在220℃～250℃区间内变化时，环己醇脱氢生成环己酮的反应速率；然后建立了在三种假设的均匀表面吸附机理下的动力学模型；最后通过参数估值，模型参数的合理性检验和显著性检验确立了相应的均匀表面吸附动力学模型参数，同时也建立了经验的幂函数模型。确立的常压条件下，220℃～250℃范围内，LYT-96型铜锌铝催化剂上环己醇脱氢制环己酮反应的本征反应动力学方程为：均匀表面吸附动力学方程：经验的幂函数动力学方程：上述模型均能够较好的预测环己醇脱氢生成环己酮的反应速率，实验值和预测值的相对标准偏差RSD<10％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 环己酮的主要合成工艺
• 1.2.1 苯酚加氢法
• 1.2.2 环己烷氧化法
• §1-3 合成环己酮新工艺
• §1-4 环己醇脱氢反应简介
• 1.4.1 环己醇脱氢催化剂
• 1.4.2 环己醇脱氢制环己酮的副反应及其抑制
• §1-5 铜系催化剂上环己醇脱氢反应动力学
• §1-6 本文主要内容
• 第二章 实验部分
• §2-1 原料与试剂
• §2-2 实验装置
• §2-3 实验条件
• §2-4 实验步骤
• §2-5 产物分析方法
• 2.5.1 SP-3420A型色谱仪及分析条件
• 2.5.2 产物定性分析
• 2.5.3 产物定量分析
• 第三章 反应的热力学分析及催化剂的活性评价
• §3-1 环己醇脱氢制环己酮反应热力学分析
• §3-2 催化剂活性评价
• 第四章 动力学模型的建立与分析
• §4-1 内外扩散影响的消除
• §4-2 环己醇脱氢反应速率表
• §4-3 环己醇脱氢制环己酮反应均匀表面吸附动力学模型的确立
• 4.3.1 氢非解离吸附机理
• +活性位机理'>4.3.2 Cu⁺活性位机理
• 0活性位机理'>4.3.3 Cu⁰活性位机理
• §4-4 环己醇脱氢制环己酮反应幂函数速率方程的建立
• 4.4.1 模型的建立
• 4.4.2 模型参数求解
• §4-5 模型分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果