纳米cuosio2催化对异丁基苯乙酮加氢反应研究

《纳米cuosio2催化对异丁基苯乙酮加氢反应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米CuOSiO2催化对异丁基苯乙酮加氢反应研究硝酸铜（Cu(NO3)2·H2O），分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司；硅胶，工业品，青岛市海洋化工公司；NaOH，分析纯，天津博迪化工有限公司；对异丁基苯乙酮，97％，AlfaAesar；乙醇，分析纯，烟台三和试剂有限公司；氢气，99.9％，青岛合利气体。　　　微型固定床反应器，华东理工大学联合化学反应工程研究所；YSB-2型平流泵，中科院上海市原子核研究所实验工厂；DF-101S式恒温加热磁力搅拌器，郑州市长城科工贸有限公司；DZ-1A型真空干燥箱，天津泰斯

2、特仪器有限公司；SP-6800A气相色谱仪，山东瑞虹化工仪器有限公司；安捷伦6890-5973气相色谱-质谱联用仪，上海安捷伦科技有限公司；JSM-6700F型扫描电镜，日本电子公司；D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪，日本理学公司。1.2催化剂制备与加氢反应　　　采用共沉淀法，将Cu(NO3)2·3H2O和NaOH水溶液在磁力搅拌下同时滴加到置于恒温水浴的500mL三口烧瓶中，然后滴加硅溶胶。升温老化、抽滤、干燥及焙烧后加压成型，破碎、筛分出15-40目的负载型纳米铜基催化剂，备用。　　　对异丁基苯

3、乙酮加氢反应在高压微型连续固定床反应器上进行。在不锈钢钢管式反应器（内径20mm）中装填5ml铜基催化剂，床层上下填充适量石英砂。采用V(H2):V(N2)=3:17的混合气体，设定温度150℃、200℃、240℃的升温程序对催化剂CuO/SiO2进行还原，降温后切换成一定压力的反应气，再将IBAP的乙醇溶液用计量泵按一定流量和经质量流量计控制的氢气混合、预热进入反应器。反应系统压力由背压阀控制，产物经低温冷凝和气液分离后，收集液体样品进行分析。反应方程式如下：　　　实验采用D/MAX-2500/PC型X射

4、线衍射仪测定该催化剂物相。使用CuKα1射线源，管电压40kV，管电流100mA，扫描速率5°/min，扫描范围2θ=5°~85°。采用JSM-6700F型扫描电镜对该催化剂进行了形貌分析。通过不同的放大倍数扫描图像可以观察颗粒形貌，颗粒分布状态等。1.3产物的分析与计算　　　反应液首先采用GC-MS进行了定性分析。GC-MS：AgilentTechnologies7990AGCsystem，AgilentTechnologies5965C质谱仪。柱子为HP-5MS30m*250μm*0.25μm；进样口温

5、度为250℃；分流比为50:1；柱载气流速为1.0ml/min；初始柱温为70℃，保持3min；设置升温速率为25℃/min；终温设为280℃，保持6min；同时辅助加热：280℃。　　　采用毛细管色谱法对每次取样进行定量分析。GC分析使用SP6800-A型气相色谱仪，色谱柱OV-17毛细管色谱柱(长30m、直径0.32mm，涂膜厚度0.5μm)，氢火焰离子化检测器。高纯N2为载气；空气为助燃气；检测方式为程序升温，柱温由初温60℃，以5℃/min升温至200℃，停留5min；气化室温度为220℃；检测室温

6、度为220℃；进样量取0.2μl，结果用峰面积归一法处理。IBAP的转化率和IBPE的选择性按以下公式计算：2结果与讨论2.1产物GC-MS分析　　　由连续装置收集的样品对加氢反应产物进行了GC-MS分析，气相色谱图如图1所示：　　　从上图可以看出，反应液中共包含13种成分，通过GC-MS联用分析，对各组分的结构进行确定，表1列出了其中几种主要物质的含量。　　　IBAP是具有多官能团的化合物，分子中既含有苯环同时又有C=O键，加氢过程中有可能发生羰基加氢、苯环加氢或者同时加氢，以及得到的IBPE继续氢解进而

7、生成对异丁基乙苯。其中IBPE的质谱图如图2所示：　　　由表2可以看出，氢气压力对IBAP的转化率和IBPE的选择性都有显著影响。这是因为H2压力的大小影响着氢气在原料液中的溶解度，压力过低，不能提供足够的氢气，导致IBAP加氢反应不充分；随着氢气压力的升高，其在IBAP中的溶解度增大，转化率升高。但氢气压力过高，催化剂活性位上过量的吸附氢易导致反应生成的IBPE进一步加氢，生成一系列芳香烃副产物，导致产物的选择性下降。因此选择适宜的氢气压力为3.0MPa。2.3温度对反应的影响　　　在氢气压力3.0MPa

8、，氢酮比40:1，液空速0.30h-1的条件下，考察了温度对IBAP加氢反应的影响，结果如图3所示。由图3可以看出：随反应温度升高，IBAP转化率增大，IBPE的选择性先增大后减小。120℃时IBPE的选择性达到最大值；之后其选择性逐渐减小，这是因为温度较高时，催化剂活性较高，IBPE发生分子内脱水生成对异丁基苯乙烯，从而进一步加氢而生成对异丁基乙苯，同时有可能引起催化剂烧结而失活。当温度达到180℃时，产物全部