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Pd/C催化剂上松香催化加氢反应机理的研究

阳承利  
【摘要】: 采用改性Pd/C为催化剂、溶剂法制备氢化松香,以均匀设计方法确定了松香催化加氢反应的最佳工艺条件为:温度423K,压力5MPa,催化剂用量0.14%(占松香重量),溶剂用量50%(占溶液重量),时间60min,转速520r·min~(-1),所研制的氢化松香产品质量均达到和超过了氢化松香标准GB/T-14020-92的特级指标。 在2~10.0MPa的实验条件下,测定了氢气在松香液中的高压平衡溶解度,得知其溶解度随温度和压力的升高而增加,且符合Henry定律,同时获得了溶解度系数随温度变化的关联式为:s=0.0526exp(-575.25/T),其溶解热:ΔH_◢=4.7826kJ·mol~(-1)。 通过提高搅拌转速和减小催化剂粒度,以达到消除内外扩散的影响,在搅拌转速≥600r·min~(-1),催化剂粒度小于60~80μm时,松香催化加氢反应进入化学动力学控制区。在温度423K和压力5.0MPa的最佳反应条件下,实验测定了各种树脂酸与反应时间的变化关系,结果表明,枞酸加氢生成二氢枞酸与四氢枞酸是并行反应。 在温度403~433K的4个水平和压力3.0~7.0MPa的5个水平下,进行松香加氢本征动力学的研究。通过采集动力学数据,采用诊断法和EVIEWS软件对17个可能的反应机理模型进行筛选和参数估值,确定反应机理为:松香中的主要成分枞酸分子不吸附,枞酸分子与催化剂表面上被吸附的氢原子进行反应,氢原子的吸附为控制步骤;其本征动力学方程为:γ=(Kα_HP_H)/(1+b_sC_s)~2,其反应活化能为:20.773kJ·mol~(-1)。


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