Cu/B/Ca/Al2O3催化甘油氢解制备1,2-丙二醇的性能研究
通过浸渍-焙烧的方法制备Cu/B/Al2O3催化剂，用氧化钙和氧化钾改性的Cu/B/Ca/Al2O3和Cu/B/K/Ca/Al2O3催化剂，考察了助剂对甘油氢解性能的影响。研究结果表明，载体中加入氧化钙后有效的提高了催化剂的氢解性能，载体中最佳的氧化钙的含量15％;在Cu/B/Ca/Al2O3催化剂中，氧化钙能改变催化剂的结构，调节催化剂酸碱中心强度及数量。通过对催化剂进行BET、XRF、XRD、H2-TPR、NH3-TPD、CO2-TPD表征，结果表明，氧化钙的加入增大了载体的孔体积，提高了催化剂活性中心的实际负载量;同时，氧化钙降低了催化剂的中强酸中心量，增加了催化剂的中强碱中心的量，氧化钾的引入对催化剂结构没有明显影响，只降低了中强碱强度。对反应工艺条件进行了优化，催化剂15Cu-5B-15Ca-Al(15CaO-Al2O3载体负载15％的铜和氧化硼)在反应温度240℃，氢气压力5.0MPa，空速0.7h-1，n(H2)/n(GL)为8.5的工艺条件下，甘油的转化率为100％，选择性为97.56％。 对催化剂稳定性和失活因素进行了考察，Cu/B/K/Ca/Al2O3催化剂的初始活性100％，1，2-丙二醇选择性超过97％。在反应300h后，催化剂活性开始降低，升高温度和降低空速都能使甘油转化率升到98％和99％，降低空速比升温更能使甘油转化率保持稳定。反应中加入能与产物中水形成共沸物的环己烷，催化剂的寿命超过360h。BET、XRD、XRF、TG-DTA等表征结果表明，长周期反应后，催化剂的比表面积降低，氧化钙出现大量流失，铜的组分没有明显变化。空气中焙烧再生后催化剂活性恢复99.7％以上，催化剂的比表面积增大，铜晶粒分散度增加。 甘油氢解反应宏观动力学规律考察在固定床反应中进行。通过考察不同温度和质量空速条件下的转化率，发现随温度的提高、质量空速的降低，甘油的转化率逐渐升高。甘油氢解的表观活化能为89.29KJ/mol，空速的幂指数为-1.34。
催化剂;化学结构;甘油氢解;催化活性;1,2-丙二醇
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
姚志龙
2017
中文
O643.36
82
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）