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《长春工业大学》 2011年
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催化精馏用MoO_3/Al_2O_3-Al固体酸催化剂制备研究

万瑞  
【摘要】:催化精馏技术是催化反应与精馏分离相结合的一种新的化工过程强化技术,在催化精馏过程中可以不断的从每个反应单元移走反应物,反应热同时也可用作精馏过程的汽化热,正因为这些特点,催化精馏技术具有选择性好,能耗低,转化率高,产品纯度高,易操作,投资省等优点.催化精馏技术目前主要应用于烷基化过程,叠合过程,酯化及水解,二聚,水合,脱水,氧化,胺转化等领域。目前催化精馏技术所用的催化剂是以阳离子树脂和分子筛为代表的固体酸催化剂,阳离子交换树脂催化剂不仅具有较高的选择性,还可以减轻对设备的腐蚀以及对环境的更友好,但对反应条件和反应相态存在局限性;分子筛允许较高的使用温度,对反应的相态没有特别的局限,但是在低温条件下活性比较低,较高温度又会产生中间体产物。目前催化精馏用固体酸催化剂存在两个方面的问题:一是催化效能不能得到充分的发挥,二是催化剂的精馏作用不明显。基于此大力开发新的催化精馏专用催化剂,使催化剂真正成为既是反应促进剂,又是精馏元件,并且使其能充分发挥催化效能和精馏作用,是件十分有意义的工作。 所以本论文考虑催化精馏用催化剂以上两方面的特殊要求,采用金属铝为基材,经过阳极氧化的方法制备出拉西环填料型Al2O3-Al载体,通过在多孔的氧化铝薄膜上负载MoO3得到适宜催化精馏过程的专用固体催化剂MoO3/Al2O3-Al。本文系统的研究了MoO3/Al2O3-Al负载型催化剂的制备、表征及乙酸乙酯直接酯化反应性能。采用具有规整的纳米孔阵列结构,比表面积大的Al2O3-Al为载体,以钼酸铵为钼源,采用过体积浸渍法制备出负载型MoO3/Al2O3-Al催化剂,通过BET、NH3-TPD等表征手段对催化剂的活性组分在载体上的分散情况、催化剂的比表面积和孔结构、N2吸附-脱附等温线、催化剂的酸性等进行表征,并以乙酸乙酯合成为反应模型,研究催化剂的催化酯化性能。 结果表明:MoO3/Al2O3-Al负载型催化剂的适宜制备条件为浸渍质量分数2.2%、浸渍时间12h、水封时间2.5h,焙烧温度450℃,焙烧时间4h,在上述适宜的条件下,醋酸的转化率为62.09%,乙酸乙酯的选择性为100%;适宜乙酸乙酯合成的反应条件为反应温度98℃,反应时间8h,原料的酸醇比为0.3:1,催化剂用量为醋酸质量的4.0%,在上述适宜的条件下醋酸的转化率为80%左右,乙酸乙酯的选择性为100%。孔结构BET分析表明,MoO3/Al2O3-Al催化剂为多孔结构和较小的孔径范围,孔径分布在中孔范围;NH3-TPD分析表明催化剂存在弱酸活动中心。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ426.94

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