由甲醛乙醛出發(fā)兩段式床層組合合成3-羥基丙醛的研究.pdf

1、本文簡(jiǎn)述了1,3-丙二醇(簡(jiǎn)稱1,3-PDO)的發(fā)展及生產(chǎn)情況，重點(diǎn)對(duì)l,3-PDO的合成原料3-羥基丙醛(簡(jiǎn)稱3-HPA)和丙烯醛的合成工藝及催化劑篩選進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)分別單獨(dú)研究了甲乙醛縮合制丙烯醛、丙烯醛水合制3-HPA兩個(gè)床層過(guò)程及其兩個(gè)床層組合情況下的催化劑制備和反應(yīng)條件的影響等，為工業(yè)生產(chǎn)3-HPA提供理論依據(jù)以及為以后的研究提供參考。 對(duì)于甲乙醛縮合制丙烯醛的反應(yīng)，主要研究了:1)催化劑的選擇，包括催化劑制備方法的

2、選擇、載體、活性組分及其含量的選擇等因素;2)反應(yīng)工藝條件的選擇，包括床層溫度、空速及甲乙醛原料配比等因素。研究結(jié)果如下:通過(guò)對(duì)共沉淀法、負(fù)載法和本體氧化物催化劑的比較，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)負(fù)載法對(duì)于此反應(yīng)的催化效果更好，因此本實(shí)驗(yàn)選擇負(fù)載法制備催化劑；在使用負(fù)載法的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同的載體催化性能差異很大，通過(guò)比較γ-Al2O3、SiO2、ZSM-5分子篩、4A和5A分子篩五種載體的催化性能，得出SiO2載體的催化效果最好；然后再使用SiO2載

3、體，進(jìn)行活性組分及含量的選擇，發(fā)現(xiàn)堿土金屬4％MgO/SiO2的催化效果最好。因此實(shí)驗(yàn)選擇4％MgO/SiO2作為催化劑，在此催化劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝條件的研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最佳工藝條件為:溫度為300℃、空速為2.0h-1甲乙醛摩爾比為2:1。此時(shí)乙醛的轉(zhuǎn)化率、丙烯醛的選擇性及收率分別為:56.48％、78.35％和44.25％。 對(duì)于丙烯醛水合制3-HPA的反應(yīng)，主要對(duì)樹(shù)脂類(lèi)催化劑進(jìn)行了粗略篩選以及對(duì)反應(yīng)工藝條件進(jìn)行了考查。將強(qiáng)酸

4、性樹(shù)脂、弱酸性樹(shù)脂、催化樹(shù)脂和螯合型樹(shù)脂分別在三口燒瓶中進(jìn)行均相水合反應(yīng)，結(jié)果顯示強(qiáng)酸性樹(shù)脂和螯合型樹(shù)脂的催化效果較好。然后分別選擇了強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂D072和螯合型樹(shù)脂D850兩種催化劑，填充于U型管中，進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)工藝條件的考查。結(jié)果表明:溫度和空速都對(duì)反應(yīng)的影響很大，原料丙烯醛的初始濃度對(duì)反應(yīng)的影響不明顯；使用D072樹(shù)脂時(shí)，反應(yīng)溫度60℃，空速9.0h-1時(shí)，反應(yīng)效果較好，此時(shí)丙烯醛的轉(zhuǎn)化率、3.HPA的選擇性和單程收率分別

5、為:41.21％、68.72％和28.72％，此催化劑表現(xiàn)出反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，但同時(shí)選擇性略低；使用D850樹(shù)脂時(shí)，反應(yīng)溫度70℃，空速5.0h-1時(shí)效果較好，此時(shí)丙烯醛的轉(zhuǎn)化率、3-HPA的選擇性和單程收率分別為:58.85％、92.12％和54.21％，此催化劑表現(xiàn)出反應(yīng)溫度低、產(chǎn)物選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，適合丙烯醛水合反應(yīng)。 在甲乙醛縮合制丙烯醛和丙烯醛水合制3-HPA兩個(gè)床層組合情況下，固定甲乙醛縮合反應(yīng)床層的工藝條件

6、即上述研究得出的最佳工藝條件:以4％MgO/SiO2為催化劑、溫度為300℃、空速為2.0h-1甲乙醛摩爾比為2:1。分別研究了丙烯醛水合床層在D072樹(shù)脂和D850樹(shù)脂兩種催化劑催化下，溫度及空速對(duì)反應(yīng)的影響。在D072樹(shù)脂作為催化劑時(shí)，得出較佳的工藝條件為:反應(yīng)溫度60℃，空速9.0h-1，這同單獨(dú)反應(yīng)時(shí)的最佳工藝條件吻合，此時(shí)乙醛的轉(zhuǎn)化率、3-HPA的選擇性及收率分別為:56.54％、76.09％和 43.02％。在D850樹(shù)脂作