甲醇液相转化双功能催化剂制备及反应工艺条件优化
甲醇(CH3OH)是一种重要的化工基础材料，随着煤制甲醇产业的扩张甲醇产能过剩，甲醇下游产业市场亟待开发。甲酸甲酯(CH3OOCH，MF)作为C1化工产业链中的重要化学品，同时也是甲醇的高附加值下游产品之一。新兴的甲醇氧化制取甲酸甲酯的方法较传统工业的甲醇羰基化法具有简化工艺流程、降低生产能耗、过程绿色经济的优点。其中，甲醇液相转化工艺更具有扩大产量、反应条件稳定的工业推广优势，该工艺所需的催化剂具有双功能位点，能够在反应器中一步实现甲醇的氧化和酯化反应。 本文通过浸渍法制备出催化剂Fe/γ-Al2O3以及Fe-Cu/γ-Al2O3，对制备的双功能催化剂进行了甲醇液相转化制甲酸甲酯的反应性能评价，并对最优的7.5wt％Fe/γ-Al2O3和7.5wt％3Fe-1Cu/γ-Al2O3进行了物理性质(XRD、BET)和活性位点(XPS、NH3-TPD、HRTEM)的表征，并优化了制备条件和反应条件，取得了下述的主要结果。 (1)7.5wt％Fe/γ-Al2O3催化剂中，Fe在载体上γ-Al2O3呈高分散状态，负载在γ-Al2O3载体上。当负载Fe质量分数为7.5％，并用500℃恒温进行焙烧时，催化剂能够达到最佳性能，当反应在7.5wt％Fe/γ-Al2O3用量100mg，80℃反应4h，5mL甲醇以及0.5当量(6.3 mL)双氧水条件下进行时，效果达到最佳。此时，CH3OH转化率达到26.1％，MF选择性为49.1％，收率为12.8％，催化剂重复性良好。 (2)7.5wt％3Fe-1Cu/γ-Al2O3催化剂中，Fe、Cu在载体上呈高分散状态，γ-Al2O3载体在制备过程中结构稳定。当Fe∶Cu质量比为3∶1，选择在500℃下进行2h焙烧时，Fe-Cu/γ-Al2O3催化甲醇液相转化的效率最高，反应在80℃恒温下反应4h，7.5wt％3Fe-1Cu/γ-Al2O3用量40mg，5mL甲醇和0.625当量(7.875 mL)双氧水的条件下进行时，效果达到最佳。此时，CH3OH转化率达到36.0％，MF选择性为53.5％，收率为19.2％，催化剂重复性良好。
甲醇;选择氧化;甲酸甲酯;双功能催化剂
北京化工大学
硕士
化学工程
季生福;陈新战
2021
中文
O643.36
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）