鎂鋁氧化物催化乙醇合成正丁醇的研究.pdf

1、正丁醇是重要的有機溶劑和化工原料，用途廣泛。由于石油資源的日益匱乏，通過羰基合成法生產(chǎn)正丁醇的工藝路線受到了原料成本的制約。因此，尋求更環(huán)保、更經(jīng)濟的工藝路線合成正丁醇受到了廣泛關(guān)注。本文選用 MgO-Al2O3復(fù)合氧化物作為催化劑將其用于催化乙醇合成正丁醇的反應(yīng)。
　　本文首先考察了MgO-Al2O3催化劑的不同制備方法、焙燒溫度、MgO含量對催化乙醇合成丁醇反應(yīng)活性的影響，確定了較適宜制備方法為高過飽和共沉淀法（反加法），焙燒

2、溫度450℃，鎂鋁摩爾比為3：1。在該制備條件下所得到的MgO-Al2O3催化劑樣品具有較高的比表面積（220 m2/g），酸性位（L酸位）的數(shù)量較少，強堿位的含量最高（占總堿性位數(shù)量的38.8％），催化合成丁醇活性最好，乙醇轉(zhuǎn)化率為33.6%，丁醇選擇性為58.8%。結(jié)合評價結(jié)果及酸堿性分析可知，表面強堿位可能是催化乙醇合成丁醇反應(yīng)的活性中心。
　　本文研究了Na+離子對MgO-Al2O3催化劑催化活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，少量的N

3、a+離子能減少催化劑表面酸性位的數(shù)量，適當(dāng)提高表面強堿位的數(shù)量，從而提高丁醇選擇性。含0.38wt%Na+的MgO-Al2O3樣品的活性最高，乙醇轉(zhuǎn)化率為36.9%，丁醇選擇性達70.8%。然而過多的Na+離子則會堵塞催化劑的孔道，占據(jù)表面活性位，使乙醇轉(zhuǎn)化率降低、丁醇選擇性下降。
　　通過研究，優(yōu)化得出最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度350℃，質(zhì)量空速1.0 h-1，壓力101.3 kPa。通過探討停留時間對反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，推測乙醇

4、在 MgO-Al2O3催化劑上生成丁醇的反應(yīng)可能同時存在兩種反應(yīng)路徑（Guerbet機理和雙分子乙醇偶合機理）。本文還考察了進料中加入乙醛對催化活性的影響，當(dāng)乙醛的進料濃度為5 wt%時，丁醇的收率達到27.1%，丁醇的選擇性為77.1%，相比單獨乙醇進料時，丁醇選擇性提升了20%左右。最后對催化劑的穩(wěn)定性做了初步測試，結(jié)果表明，在26 h過程中，單獨乙醇進料時催化劑的穩(wěn)定性良好。在進料中加入5 wt%乙醛時改善了丁醇選擇性，但是催化劑