钙基催化剂用于乙醇制备正丁醇的研究
正丁醇是一种重要的化工原料，在化工、医药、食品等领域都有很广泛的用途，如丙烯酸丁酯、乙酸乙酯等化工原料，药物、香料的萃取剂，印刷油墨的溶剂、脱蜡剂等。除此之外，正丁醇由于具有能量密度高、抗爆性强等优势，在绿色可再生能源的应用上显示出巨大的市场潜能。目前正丁醇的工业生产方法主要有发酵法、羰基合成法和乙醛缩合法，然而这些方法均不同程度上存在一些问题，例如原料耗费量大、污染严重、工艺合成路线复杂、产物难分离等缺点。以乙醇为原料制备正丁醇的路线，因其具有污染小、原子利用率高、合成工艺简单等优势，受到人们的广泛关注。目前关于乙醇制正丁醇的研究中，有关该合成路线的研究主要集中在催化剂应用及正丁醇合成机理两方面。文献中报道的催化剂主要有Mg/Al氧化物、羟基磷灰石和沸石等，提出的合成路径主要有Guerbet合成路径和β-H合成路径两种，但是正丁醇的收率均小于20％。 本实验室前期研究发现电石与乙醇反应的产物中包含少量正丁醇，通过对固体产物的分析发现有乙醇钙生成。乙醇钙作为固体碱催化剂，已用于大豆油和菜籽油反应制备生物柴油。为了扩展在以乙醇为原料合成正丁醇的研究中钙类催化剂的应用，进一步提高正丁醇的收率，同时也为了丰富实验室前期对电石与醇反应的认识，本文研究了乙醇钙作用下乙醇制正丁醇的反应，并通过对比不同钙类化合物对乙醇反应的催化作用，探索了反应路径，深化乙醇制正丁醇的反应机理，得出以下主要结论: (1)钙基催化剂上酸碱活性位的丰度是影响正丁醇收率的关键因素:碱性位催化乙醇脱氢成醛和醛缩合反应，利于正丁醇的合成;酸性位催化乙醇脱水成乙烯，不利于正丁醇的合成。 (2)对于乙醇钙与乙醇的反应体系，正丁醇合成路径与温度有关，低温区间（270-330℃）遵循Guerbet机理，即乙醇脱水成醛，醛缩合加氢成正丁醇;高温区间（330-390℃）的合成路径不明，但一定不是Guerbet机理主导进行。 (3)乙醇钙中Ca2+对乙醇缩合生成正丁醇没有任何特殊的微观方面的作用。
正丁醇;乙醇;钙基催化剂;合成机理
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
刘清雅
2016
中文
TQ223.124
70
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）