超重力法制備鈣鈦礦型載鈀催化劑的工藝研究及三相磁穩(wěn)定床的設(shè)計.pdf

1、碳酸二苯酯(Diphenyl Carbonate,DPC)是一種重要的工程塑料中間體,主要用于通用工程塑料聚碳酸酯(PolyCarbonate,PC)的合成。對于氧化羰基化法合成DPC,多偏重于催化劑和反應(yīng)工藝條件的研究,而對于反應(yīng)器的研究較少。磁穩(wěn)定床是一種特殊的流化床,磁性顆粒在外加磁場的作用下會發(fā)生定向排列,形成穩(wěn)定的床層。它既可以像流化床那樣進行工程化的操作,又不必?fù)?dān)心固體顆粒從床層帶走。磁穩(wěn)定床反應(yīng)器對于非均相氧化羰基化合成

2、DPC體系是極為有利的。氧化羰基化法合成 DPC所使用的非均相催化劑多為鈀負(fù)載粉體顆粒,使用磁穩(wěn)流化床反應(yīng)器可以有效抑制貴金屬鈀的流失;另外,氧化羰基化合成 DPC是一個放熱反應(yīng),使用磁穩(wěn)定床反應(yīng)器可以加強反應(yīng)過程的傳質(zhì)與傳熱。本課題組擬將磁穩(wěn)定床應(yīng)用于氧化羰基化合成 DPC的工程應(yīng)用中,首先將進行把磁穩(wěn)定床應(yīng)用于氧化羰基化合成 DPC的冷模實驗。無論是熱模還是冷模實驗,應(yīng)用于磁穩(wěn)定床的固體催化劑必須同時具有良好的磁學(xué)特性和高效的催化活

3、性。
　　本文使用超重力法制備了不同的工藝條件下的鈣鈦礦性復(fù)合氧化催化劑Pd/La0.5Pb0.5MnO3和摻雜了不同比例 Cu含量的鈣鈦礦性復(fù)合氧化催化劑Pd/La0.5Pb0.5Mn(1-x)CuxO3,結(jié)合XRD、BET和VSM等表征手段對催化劑結(jié)構(gòu)及物性進行了測試分析,考察了載體焙燒溫度、超重力床轉(zhuǎn)速和不同比例Cu對載體B位摻雜改性對于鈣鈦礦性復(fù)合氧化催化劑Pd/La0.5Pb0.5MnO3以及鈣鈦礦性復(fù)合氧化催化劑Pd/

4、La0.5Pb0.5Mn(1-x)CuxO3催化活性和磁學(xué)特性等方面的影響,以此確定出了將催化劑適用于磁穩(wěn)定床反應(yīng)器的工藝條件,并根據(jù)工藝條件結(jié)果篩選出合適的固體催化劑,進行了磁穩(wěn)定床的設(shè)計工作。最后得到以下結(jié)論：⑴當(dāng)載體焙燒溫度為700℃時,Pd/La0.5Pb0.5MnO3催化劑的催化活性最好, DPC收率為11.3％;當(dāng)載體焙燒溫度為850℃時,催化劑的比飽和磁化強度最大, Ms=25.54emu·g-1;載體滿足磁穩(wěn)定床對于磁性

5、顆粒需求的條件為,載體焙燒溫度應(yīng)不低于750℃。⑵當(dāng)超重力床轉(zhuǎn)速為1200r/min時,Pd/La0.5Pb0.5MnO3催化劑的催化活性最好,DPC收率為10.2%;當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min時,催化劑的比飽和磁化強度最大, Ms=20.95emu·g-1;載體滿足磁穩(wěn)定床對于磁性顆粒需求的條件為,轉(zhuǎn)速應(yīng)介于800~1400r/min范圍內(nèi)。⑶La0.5Pb0.5MnO3載體在摻雜了低含量的Cu后,催化劑的催化活性和比飽和磁化強度都有

6、所提升,而隨著摻雜比的進一步提高磁性與活性均出現(xiàn)下降,其中,當(dāng)摻雜比x=0.2時,DPC最大收率為11.6%;x=0.1時,催化劑比飽和磁化強度最高為13.90 emu·g-1。⑷在滿足催化劑比飽和磁化強度高于10emu·g-1的前提下,選取催化劑催化活性和磁學(xué)特性均較好的工藝條件,依次確定了三組較為合適的工藝條件。⑸磁穩(wěn)定床反應(yīng)器的主要規(guī)格:沉降段內(nèi)徑為100mm,高300mm,流化段內(nèi)徑為50mm,外徑為60mm,高600mm;磁場