催化乙醇羰化合成丙酸和其酯的研究.doc

催化乙醇羰化合成丙酸及其酯的研究
丙酸及其酯类衍生物作为重要的精细化工原料及产品,在有机合成工业、食品和饮料保存、农药、香料、化妆品、医药、制造行业有着广泛的应用。生产丙酸的主要方法是乙烯羰基化法,由于乙烯法生产丙酸建厂投资大,生活条件苛刻,所以在中国一直未能工业化。中国所用的丙酸基本上依靠进口,因此制约了与丙酸相关行业的发展。乙醇作为一种利用家林产品发酵制得的产品在中国来源丰富。由乙醇羰基合成丙酸及其酯类的研究近年受到广泛重视。早期的研究主要采用分子筛载体负载铑等贵金属作为乙醇羰基化的催化剂。近年来采用Pb、Ni、Cu、等金属负载催化剂进行催化乙醇合成丙酸及其酯的研究在不断增多。研制出催化活性高、选择性好、易于工业化的乙醇羰基化金属催化剂无疑是促进丙酸国产化的重要途径。
本文在乙醇羰基化合成丙酸及丙酸乙酯的催化研究中,从活性炭负载Ni、Pb、Zn、Co、Cu、Mo等金属中筛选出转化率和选择性均较好的Ni-Cu双金属催化剂。并考察了在其中加入稀土元素对催化性能的影响。
1 实验部分
试剂和仪器
活性炭、氢气为工业级;无水乙醇、丙酸、丙酸乙酯、硝酸镍、硝酸铜、硝酸铅、硝酸锌,硝酸钴为分析纯;硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨为自制品;碘乙烷为化学纯;一氧化碳(>%)。
    试验仪器为自组装的连续流动固定床反应器(￠8);产物分析采用上海分析仪器厂102G气相色谱仪(固定相为GDX-103,￠3×2000不锈钢柱),北京分析仪器厂BF9202色谱工作站。
催化剂制备
将经蒸馏水煮沸处理并干燥的活性炭,按计量置于溶有各种金属盐类的溶液中浸渍,干燥后筛出20-40目的颗粒,放入干燥器备用。
催化剂活性评价实验
在安装好的反应器中装入1mL与石英砂混合的催化剂,通入氢气,升温至400℃活化4h,降至工作温度。气相通入一定比例的H2和CO混合气体,液相乙醇和碘乙烷混合液用微量进料泵连续输入,经气化后与混合气体一同进入反应器。在反应器出口收集冷凝产物,用气相色谱仪分析其成份和含量。
2 结果与讨论
催化剂的筛选
以Ni为催化活性组分,选用一些常见的金属作为辅助组分并考察其对催化活性和选择性的影响,从中筛选出活性高,选择性好的不同金属对。在反应温度250℃,乙醇:碘乙烷:二氧化碳:氢气=1::2:1(摩尔比),,液体空速1h-1,金属负载量均为5%(质量比)时进行催化剂的活性和选择性评价。实验结果表1。
                      表1 催化剂的筛选                             
                  催化剂     乙醇转化率/%    丙酸+丙酸乙酯的选择性/%
                    Ni                         
                   Ni/Pb                       
                   Ni/Zn                       
                   Ni/Sn