乙酸異丙酯催化加氫制備異丙醇和乙醇工藝研究.pdf

1、異丙醇和乙醇是重要的化工原料，在農(nóng)藥、醫(yī)藥、電子、日用化學(xué)、汽油添加劑等領(lǐng)域具有廣泛的用途。國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)異丙醇的方法主要是丙烯水合法，其工藝路線又可分為丙烯間接水合法和丙烯直接水合法。乙醇的生產(chǎn)方法有化學(xué)法和發(fā)酵法，化學(xué)法是通過(guò)乙烯水合生產(chǎn)乙醇，發(fā)酵法是以農(nóng)作物中的淀粉發(fā)酵得到乙醇，兩種方法生產(chǎn)成本都比較高。目前，通過(guò)乙酸異丙酯加氫同時(shí)制備異丙醇和乙醇的相關(guān)研究鮮有報(bào)道，制備高活性的乙酸異丙酯加氫催化劑具有較高的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

2、。本論文從催化劑制備方法、反應(yīng)條件優(yōu)化和催化劑改性三個(gè)方面出發(fā)，設(shè)計(jì)制備了一系列的銅基催化劑，通過(guò)固定床反應(yīng)器對(duì)銅基催化劑催化加氫乙酸異丙酯制備異丙醇和乙醇的工藝研究。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)分別通過(guò)共沉淀法、溶膠凝膠法、機(jī)械混合法制備一系列銅基催化劑用于乙酸異丙酯的加氫反應(yīng)，考察了不同制備條件的催化劑對(duì)乙酸異丙酯催化加氫的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用并流滴加法，在80℃下共沉淀所制備的催化劑前驅(qū)體經(jīng)450℃焙燒后催

3、化活性最高;該催化劑在反應(yīng)溫度230℃，反應(yīng)壓力4MPa，LHSV0.2h-1的條件下，乙酸異丙酯的轉(zhuǎn)化率為88.1％;
　　(2)在最佳制備條件下制備一系列的Cu-Zn催化劑，考察了銅鋅負(fù)載量和摩爾比對(duì)催化劑活性的影響，并篩選了反應(yīng)條件對(duì)催化劑性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑中銅鋅負(fù)載量高于60wt％時(shí)，乙酸異丙酯的轉(zhuǎn)化率提升不明顯;當(dāng)催化劑中銅鋅負(fù)載量為60 wt％，銅鋅摩爾比為1∶1.25，在反應(yīng)溫度230℃，反應(yīng)壓力7 M

4、Pa，LHSV0.1h-1條件下反應(yīng)，乙酸異丙酯轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.5％以上，產(chǎn)物乙醇和異丙醇總產(chǎn)率在92％以上;該催化劑在反應(yīng)溫度180℃下反應(yīng)，反應(yīng)壓力7 MPa，LHSV0.1h-1條件下反應(yīng)時(shí)，乙酸異丙酯轉(zhuǎn)化率仍高達(dá)96.4％。按照Cu-Zn/Al2O3配比，在最優(yōu)制備條件下，分別制備了Cu-Cr/Al2O3，Cu-Co/Al2O3，Cu-Ni/Al2O3催化劑，經(jīng)考察Cu-Cr/Al2O3催化劑在反應(yīng)溫度220℃，反應(yīng)壓力7MPa

5、，LHSV0.1 h-1條件下反應(yīng)，乙酸異丙酯的轉(zhuǎn)化率為97.3％，產(chǎn)物異丙醇和乙醇總產(chǎn)率92.4％;
　　(3)在銅鋅含量60wt％，摩爾比1∶1.25的催化劑中分別添加1％～4％的稀土元素Sm或Nd，考察稀土元素對(duì)催化劑性能的影響。在反應(yīng)溫度230℃，反應(yīng)壓力4～7 MPa，LHSV0.2 h-1反應(yīng)范圍內(nèi)，改性催化劑的反應(yīng)結(jié)果與未改性的催化劑比較，添加稀土元素Sm的催化劑，乙酸異丙酯的轉(zhuǎn)化率由96.9％～99.0％下降至89

6、.7％～97.9％，產(chǎn)物異丙醇的選擇性由36.0％～38.2％提升至40.7％～47.9％;添加稀土元素Nd的催化劑，乙酸異丙酯的轉(zhuǎn)化率由96.9％～99.0％下降至91.7％～97.7％，異丙醇的選擇性由36.0％～38.2％提升至44.8％～52.5％;
　　(4)使用商業(yè)催化劑XM-1用于乙酸異丙酯加氫反應(yīng)，在反應(yīng)溫度180～240℃，反應(yīng)壓力7MPa，LHSV0.1h-1下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果與相同反應(yīng)條件下自制銅鋅催化劑加氫結(jié)