糠醛液相脱羰制呋喃的研究

摘要

呋喃是一种重要的化工原料，其应用和需求日益增加。呋喃生产的主要工艺有丁二烯氧化法和糠醛脱羰法。在石油资源日益匮乏的今天，原料依赖于石油化工的丁二烯氧化法逐渐淡出。糠醛原料来源于可再生质资源，糠醛脱羰法已经成为目前呋喃制备的研究重点。糠醛脱羰法分为气相法和液相法两种。在气相法工艺中，糠醛气化过程中原料容易聚合结焦，而液相法则无需将糠醛气化，并且有很高的糠醛转化率和呋喃选择性，操作条件温和，因此开展糠醛液相脱羰制呋喃的研究具有重要意义。 本文针对一种进口双金属催化剂开展了系列化实验研究，系统考察了高压反应釜中，该催化剂上的糠醛液相脱羰制呋喃的反应行为，确定了最适宜工艺条件为：反应温度225℃，反应压力4.3MPa，反应时间3h，搅拌转速400RPM。确定了适宜的催化剂载量：1.5w％～1.8w％。在此工艺条件下，糠醛转化率达到100％，呋喃选择性均在99％以上。且工艺条件具有很好的重复性。 本文最后考察了催化剂重复使用行为，研究结果表明，在催化剂连续使用两次后仍能保持很好的催化活性。隔夜氮气保护保存后的催化剂继续使用时，催化剂的催化性能明显下降，糠醛转化率明显降低。糠醛聚合形成的树脂类化合物覆盖催化剂活性表面可能是催化剂失活根源。

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引言

第一章文献综述

1.1呋喃制备工艺的发展

1.1.1呋喃生产简介

1.1.2糠醛生产简介

1.1.3糠酸脱羧法制呋喃

1.1.4糠醛氧化脱羰法制呋喃

1.1.5丁二烯氧化法制呋喃

1.1.6糠醛催化脱羰法制呋喃

1.2糠醛脱羰制呋喃催化剂的研究进展

1.2.1金属氧化物催化剂

1.2.2贵金属催化剂

1.2.3其他糠醛脱羰催化剂

1.3糠醛脱羰制呋喃反应动力学

1.3.1羰基的结构和基本特征

1.3.2糠醛脱羰反应的动力学研究

1.3.3催化剂的失活和再生

1.4糠醛液相脱羰制呋喃工艺的发展前景

1.5本文研究目的和意义

第二章实验及分析方法

2.1实验原料与仪器

2.2催化剂的分析与表征方法

2.2.1 X光电子能谱分析(XPS)

2.2.2多晶X射线衍射分析(XRD)

2.2.3扫描电镜分析(SEM)

2.3实验研究方法

2.3.1糠醛的预处理

2.3.2反应器及其操作模式

2.3.3实验操作步骤

2.3.4反应条件控制

2.3.5取样方法

2.3.6反应终点的判别

2.3.7产物分析方法

2.4实验设计方法

2.4.1单因素实验

2.4.2正交实验

2.5反应评价标准

2.6催化剂重复使用研究

第三章催化剂的表征及分析结果

3.1X射线光电子能谱(XPS)

3.2 X射线衍射分析(XRD)

3.3扫描电镜分析(SEM)

第四章实验结果与讨论

4.1反应体系的结构判断

4.2单因素考察

4.2.1糠醛液体沸点和饱和蒸汽压的关系

4.2.2反应温度的考察

4.2.3反应压力的考察

4.2.4搅拌转速的考察

4.2.5催化剂质量浓度的考察

4.2.6反应时间的考察

4.2.7其它因素

4.2.8 小结

4.3反应条件的选择和优化

4.3.1正交实验方案设计

4.3.2正交实验结果分析

4.3.3反应温度的影响

4.3.4操作压力的影响

4.3.5反应时间的影响

4.3.6搅拌转速的影响

4.3.7各影响因素的综合分析

4.3.8催化剂浓度的进一步选择和优化

4.3.9小结

4.4实验条件的可重复性

4.5催化剂重复使用行为

4.6催化剂失活浅析

4.7糠醛液相脱羰催化剂应用前景展望

4.8 小结

第五章结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

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