MIBC氣相催化脫氫制備MIBK工藝及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、甲基異丁基酮(methylisobutylketone，MIBK)作為化工原料和高級(jí)溶劑廣泛用于涂料、醫(yī)藥、燃料、選礦、煉油等行業(yè)。本文首次提出利用橡膠抗氧劑4020生產(chǎn)過程副產(chǎn)的甲基異丁基甲醇(methylisobutylcarbinol，MIBC)脫氫反應(yīng)制備MIBK的新工藝，采用銅系脫氫催化劑和固定床反應(yīng)器研究MIBC氣相催化脫氫制備MIBK的工藝和動(dòng)力學(xué)，優(yōu)化脫氫反應(yīng)工藝條件并推測(cè)了副反應(yīng)機(jī)理，為解決橡膠防老劑生產(chǎn)過程中MIBC

2、的回收利用，有效降低生產(chǎn)成本提供理論依據(jù)。 首先采用共沉淀法制備了Cu-ZnO-Al2O3脫氫催化劑，并在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行了MIBC氣相催化脫氫反應(yīng)評(píng)價(jià)，得到了最佳工藝條件為：溫度240～250℃，甲基異丁基甲醇質(zhì)量空速1.0～1.5h-1，催化劑還原溫度低于240℃。在200～250℃、MIBC液時(shí)空速2.0h-1下，MIBC的單程轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)91.1％，選擇性達(dá)到99.0％。對(duì)催化劑穩(wěn)定性的考察結(jié)果表明：催化劑在實(shí)驗(yàn)條件

3、下能保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化率和選擇性。 通過GC-MS分析鑒定脫氫反應(yīng)產(chǎn)物，確定了該反應(yīng)的主反應(yīng)為MIBC脫氫生成MIBK，而副產(chǎn)物主要是MIBC與MIBK脫水生成的2,6,8-三甲基-4-壬酮(C12H24O)，不存在MIBC脫水生成的烯烴，并推測(cè)了副反應(yīng)機(jī)理。 采用Langmuir-Hinshelwood方法確定了以MIBC的吸附為速控步驟時(shí)，反應(yīng)速率方程可以描述為r=kApA/(1+KBPB)，得到反應(yīng)的活化能和MIBK在

4、催化劑表面的吸附焓分別為Ea=76.89kJ·mol-1，△HMIBK=-8.17kJ·mol-1。并采用經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)反應(yīng)速率進(jìn)行了表達(dá)，所得到的動(dòng)力學(xué)方程為：-r=k(p2.00MIBC-p2.00MIBK/K)，其中，k=1.317×109exp(-69.01kJ·mol-1/RT)；K為與溫度有關(guān)的常數(shù)，反應(yīng)的表觀活化能為69.01kJ·mol-1。 最后，采用相關(guān)系數(shù)R2和F分布對(duì)兩個(gè)模型模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，兩種速率方程