乳酸-空氣催化氧化脫氫制備丙酮酸的研究.pdf

1、丙酮酸是重要的有機合成和藥物合成的中間體，在醫(yī)藥、農藥、日化和食品等行業(yè)中具有重要且日益廣泛的應用。目前丙酮酸的合成方法主要有：生物技術法和化學合成法。前者存在丙酮酸收率低和反應產(chǎn)物復雜等缺點。后者在現(xiàn)階段研究最多的主要是以乳酸鹽或者乳酸酯為原料的合成路線，但是存在著原料價格較高和需要乳酸的酯化等復雜操作過程等缺點，限制了該路線的進一步發(fā)展。因此開發(fā)一種新的綠色化學合成路線勢在必行。
　　 在本論文中，開發(fā)了一條新型的制備丙酮酸

2、的工藝路線，即：采用多相催化劑，在固定床反應器中，以生物發(fā)酵所得到的乳酸稀水溶液為原料、空氣為氧化劑，經(jīng)氧化脫氫反應將乳酸轉化為丙酮酸。該工藝路線具有原料成本低、反應操作流程簡單、反應條件溫和、反應過程清潔等優(yōu)點。研究工作的主要內容和進展如下：
　　 1)分別以NaY、MgO、a-Al2O3、TiO2等為載體、V2O5、NiO、ZnO、MoO3等活性金屬組份，采用原位合成和浸漬負載的方法，制備了大量的催化劑。采用X-光衍射(XR

3、D)、紫外漫反射(DRS UV-Vis)以及原子吸收光譜(AAS)等技術，對于催化劑的結構和活性組份含量進行了表征和測定。結果表明，活性金屬組份高度分散于催化劑載體上。
　　 2)采用常壓固定床流動型反應器，以乳酸稀水溶液反應原料和空氣為氧化劑，對所制備的催化劑進行了乳酸催化氧化脫氫反應制丙酮酸性能的評價。研究了催化劑載體和活性金屬的類型、乳酸溶液的濃度、反應溫度和空速等的影響，篩選出了性能良好的催化劑并獲得了優(yōu)化的反應工藝條件

4、。
　　 3)研究表明，在磷酸鐵系列催化劑中，F(xiàn)ePO(450)性能最佳，在反應溫度為230℃；原料液進料流速0.066g/min；空氣氣速15.00mL/min；催化劑質量2.20g的條件下，獲得了丙酮酸的收率為48.00％的反應結果；在過渡金屬氧化物負載型系列催化劑中，MoO3/TiO2(3.67wt％)性能最佳，在乳酸原料液濃度為20.00wt％；乳酸原料液進料流速0.088g/min；空氣氣速40.00mL/min；催化