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(jī)合成和藥物合成的中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化和食品等行業(yè)中具有重要且日益廣泛的應(yīng)用。目前丙酮酸的合成方法主要有：生物技術(shù)法和化學(xué)合成法。前者存在丙酮酸收率低和反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜等缺點(diǎn)。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(jià)格較高和需要乳酸的酯化等復(fù)雜操作過程等缺點(diǎn)，限制了該路線的進(jìn)一步發(fā)展。因此開發(fā)一種新的綠色化學(xué)合成路線勢(shì)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(yīng)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(yīng)將乳酸轉(zhuǎn)化為丙酮酸。該工藝路線具有原料成本低、反應(yīng)操作流程簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)過程清潔等優(yōu)點(diǎn)。研究工作的主要內(nèi)容和進(jìn)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(fù)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(shù)，對(duì)于催化劑的結(jié)構(gòu)和活性組份含量進(jìn)行了表征和測(cè)定。結(jié)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(dòng)型反應(yīng)器，以乳酸稀水溶液反應(yīng)原料和空氣為氧化劑，對(duì)所制備的催化劑進(jìn)行了乳酸催化氧化脫氫反應(yīng)制丙酮酸性能的評(píng)價(jià)。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(yīng)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(yīng)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(yīng)溫度為230℃；原料液進(jìn)料流速0.066g/min；空氣氣速15.00mL/min；催化劑質(zhì)量2.20g的條件下，獲得了丙酮酸的收率為48.00％的反應(yīng)結(jié)果；在過渡金屬氧化物負(fù)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(jìn)料流速0.088g/min；空氣氣速40.00mL/min；催化