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糠醛催化加氢制备2-甲基呋喃的研究

仇建伟  
【摘要】:可再生资源的催化转化利用日益引起人们的广泛重视。糠醛作为一种重要的可再生资源,其选择加氢可制得一系列有工业应用前景的产品,如糠醇和2-甲基呋喃等。2-甲基呋喃是一种重要的化工原料,可制备戊二烯、戊二醇,乙酰丙醇、甲基四氢呋喃等。在制药行业可以用于生产VB1,抗痢疾药磷酸氯喹和磷酸伯胺喹。我国是个农业大国,年产糠醛10万吨左右,其中80%作为廉价原料出口,因此由糠醛加氢制2.甲基呋喃适合我国国情,具有良好的工业前景,且糠醛催化氢化法产率高且原料易得,故工业生产多采用此法,催化氢化有液相法和气相法两种工艺。由于液相催化加氢反应温度、反应压力较高,以及物料返混,容易发生糠醇的深度加氢,因此副产物较多,而且所用催化剂随加氢产物排出反应器,不能再生,随用随废,污染严重。而气相法反应温度较低,采用固定床列管式反应器,确保气流呈活塞流流动,消除了返混现象,抑制二次加氢,减少了副反应的发生,而且催化剂和产物不同时排出,基本上消除了催化剂污染。故目前国内外的催化剂开发工作主要集中于气相法。糠醛加氢制2-甲基呋喃的催化剂主要有三类:亚铬酸铜催化剂,金属氧化物催化剂和铜合金催化剂,活性组分都是铜。糠醛同时具有双键,杂环及羰基,是良好的选择性加氢的底物。因此,糠醛选择性加氢无论从实际应用还是从科学研究的角度都是可行的。 本文共分两个部分:第一部分考察了以Cu-Cr/SiO_2为主的几种催化剂选择性加氢制备2-甲基呋喃的性能;第二部分考察了自制的Cu/SiO_2催化剂制备2-甲基呋喃的动力学。催化剂研究 目前,我国糠醛气相法加氢所用的亚铬酸铜催化剂或Cu—Cr合金催化剂都是从国外进口的Cu-Cr催化剂,不仅价格昂贵,且Cr有毒,易造成环境污染,因此研制新型高效、无Cr或低Cr催化剂是当务之急。因此近年来许多研究者致力于无Cr催化剂的研究,但这些催化剂用来生产糠醇尚可,制备2-甲基呋喃的活性及寿命并不理想。本文介绍一种溶胶-凝胶法制备的负载型Cu-Cr催化剂,通过加入载体既减少了Cr的使用,还具有较高的糠醛加氢活性。考察了催化剂


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