甲烷液相選擇性催化氧化制甲醇的研究.pdf

1、該文分析了甲烷液相選擇性催化氧化制甲醇的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究了甲烷在發(fā)煙硫酸中選擇性催化氧化制甲醇的工藝路線.篩選出了該反應(yīng)體系的最佳催化劑;考察了V<,2>O<,5>和I2催化下工藝條件對(duì)反應(yīng)過程的影響;結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)導(dǎo)出了在V<,2>O<,5>和I2催化下的催化機(jī)理;確定了在V<,2>O<,5>催化下的反應(yīng)速率方程式;最后,對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算.在催化劑的篩選中,考察了過渡金屬鹽及氧化物催化劑、碘系列催化劑和雜多酸、過渡金

2、屬配合物與有機(jī)金屬化合物催化劑.認(rèn)為V<,2>O<,5>和I<,2>是最適宜的催化劑.在工藝條件的選擇中,分別研究了在V<,2>O<,5>I<,2>催化下,反應(yīng)溫度、催化劑加入量、反應(yīng)時(shí)間和發(fā)煙硫酸中SO<,3>的含量對(duì)反應(yīng)的影響.篩選出的V<,2>O<,5>催化下的最優(yōu)工藝條件是:反應(yīng)溫度180℃,催化劑用量0.25mol/l,反應(yīng)時(shí)間2h,發(fā)煙硫酸中SO<,3>含量50wt％.在最優(yōu)工藝條件下甲烷轉(zhuǎn)化率為54.5%,甲醇收率為45.

3、5%.I<,2>催化下的最優(yōu)工藝條件是:反應(yīng)溫度200℃,催化劑用量0.099 mol/l,反應(yīng)時(shí)間3h,發(fā)煙硫酸中SO<,3>含量50wt%.在最優(yōu)工藝條件下甲烷轉(zhuǎn)化率為82.7%,甲醇收率為70.5%.在催化機(jī)理的研究中,用實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了甲烷在發(fā)煙硫酸中選擇性催化氧化的自由基機(jī)理,認(rèn)為該反應(yīng)屬親電取代機(jī)理.并結(jié)合文獻(xiàn)推出了在V<,2>O<,5>和I<,2>催化下的催化機(jī)理.在反應(yīng)速率的研究中,從壓力——時(shí)間曲線出發(fā),推出了在V<,2