探析合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂制备、表征、及催化活性研究

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1、天津大学硕士学位论文合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂制备、表征、及催化活性研究姓名：回俊博申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：汪宝和20090501中文摘要甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一种重要的有机化工原料，主要用于生产有机玻璃及树脂材料。世界上MMA主要采用丙酮氰醇法(ACH)生产，从绿色环保及经济效益方面考虑，开发新的工艺路线显得十分必要。甲基丙烯醛(MAL)一步法制MMA便是一种极有发展潜力的绿色工艺路线。本文对甲基丙烯醛一步法制MMA的催化剂进行了研究，并对动力学进行了研究。首先采用等体积浸渍法制备了单钯疏水催化剂，考察了比表面积对反应的影

2、响。比表面积越大，Pd在载体表面的分散性越好，表现出较高的转化率和选择性。制备了不同Pd负载量的催化剂，随着Pd含量的增加，催化反应的转化率增加，选择性开始不变，到达5％以后，选择性有下降趋势，确定适宜的Pd负载量为5％。其次考察了干燥方式对反应的影响，真空干燥方式优于普通烘箱干燥。对于Pd5Pb催化剂，真空干燥的催化剂的转化率和选择性分别为76．O％，85．3％，普通烘箱干燥的转化率和选择性分别为57．6％，54．2％。再次，考察了催化剂制备过程中的还原温度对催化反应的转化率和选择差的影响。还原温度为120℃时，催化反应的转化率和选择性分别为1

3、0％和5％。随着温度的升高，转化率和选择性都增大。还原温度达到180℃以后，提高还原温度，反应的转化率和选择性变化趋缓。确定适宜的还原温度为180～200℃。另外，通过在钯中添加助组分铅制备了复合金属疏水催化剂。对XRD谱图进行分析，有新的晶相生成。对催化剂的催化活性进行了比较，并简要分析了金属组分的助催化作用。增加铅组分，反应的转化率有所降低，选择性提高。最后，对反应的宏观动力学进行了研究，确定了反应的级数n=2．1，活化能Ea=51240J／tool，反应速率表达式r=1．24*108宰CMAL2一exp(一51240／RT)mol／L／h。

4、使用得到的动力学方程对反应温度为45"C条件下不同反应时间的产物浓度进行模拟计算，计算结果与实测值吻合性良好。关键词：氧化酯化，疏水催化剂，动力学，机理，异丁烯醛ABSTRACTMethylmethacrylate(MMAlisanimportantorganicchemicalmaterial，mainlyusedfortheproduceofPMMAandotherresins．MMAWaSmainlyproducedbythetraditionalmethodofAcetone．Cyanohydrin(ACH)processinthewor

5、ld．Itisverynecessarytodevelopnewproduceprocessesfortheenvironmentalandeconomicbenefits．Theprocessofone．stepoxidative—esterificationofmethacrolein(MAL)toMMAisagreenprocesswithgreatpotential．Inthispaper,aseriesofhydrophobicpalladiumcatalystsforthereactionwerepreparedandthekinet

6、icswasstudied．Firstly,thehydrophobicsole-palladiumSDB·supportedcatalystswerepreparedbYincipientimpregnation．Theeffectofsurfaceareaoncatalystactivitywasinvestigated．CatalystwithlargeareahadagooddispersityofPd，andshowedagoodperfbTll【l锄ceinconversionandselectivity．Catalystswithd

7、ifferentcontentofPdloadedonSDBwereprepared．WithanincreaseinthecontentofPdloading，theconverSionwasfoundincreased．Theselectivitychangedalittlebefore5％．WhenthecontentofPdloadingexceeded5％，theselectivitydecreasedsignificantly．TheappropriatecontentofPdloadingwas5％inweight．Secondly

8、,theeffectofdryingwayonactivitywasinvestigated．Theactivityofcatalyst