基于丙酮一步法制备甲基异丁基酮的催化剂及工艺研究

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1、浙江大学硕士学位论文丙酮一步法制备甲基异丁基酮的催化剂及工艺研究姓名：李红霞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：吴素芳2003.2.1丙酮一步法制备甲基异丁基酮的催化剂及工艺研究摘要(甲基异丁基酮(MIBK)是一种重要的化工原料，应用十分广泛。近年来国内对MIBK的需求量日益增加，开发合成MIBK的国产化技术已十分必要和迫切。本文的目的在于开发有效的催化剂及在间歇与连续反应器中对催化剂进行评价。]L本文首先研究了用于丙酮一步法合成MIBK催化剂的制备方法及用高压反应釜液相反应的评价方法。具体考察了载体、制备方法、焙烧条件、多种金属组分对催化剂活性的影响。研制了以H

2、ZSM一5分子筛为载体，负载Pd、cu、zn、Ni等多金属活性组分的催化剂。f在优化的质量含量分别为Pdo．2％。Cuo．5％，Zn0．1％，Ni0．8％的多金属催化剂作用下，在反应温度1609C，反应压力18kg／cmz的液相反应条件下，丙酮的转化率为42．7％，MIBK的选择性最高可达95．6％。1L其次，利用所研制的多金属催化剂，在液相反应条件下，研究并得到了丙酮一步催化加氢制备MIBK的反应动力学曲：、一r丙酮=1．052×looexp(一61，21kJ·mol／RT)[C日醇】。【PH2】u3该动力学方程首次量化了氢气在反应中的作用，对生产实践有重要的指导意义

3、。文本文进一步将开发的多金属催化剂用于固定床反应器进行评价，同时优化了丙酮气相状态下的反应条件。婚到最佳工艺条件为：反应温度190"C，反应压力16kg／cmz，氢气一丙酮比例为4：l，空速为2,4h一。在此条件下，MIBK收率可达759-h一．gcat1o)～催化精馏具有提高转化率及降低能耗等显著优点。丙酮一步法合成MIBK的反应符合催化精馏所要求的必要条件，本文探索了该反应在催化精馏装置下连续厂进行反应的可行性。(实验结果表明，催化精馏大大提高了丙酮的转化率。在相应＼的反应条件下还考察多金属催化剂的寿命，实验表明：在100h内，催化剂的活性没有显著的改变；催化剂加速

4、失活后，经简单的焙烧、氢化还原，催化剂又能恢复原有的活性。J／、对丙酮一步法生产MIBK的双功能催化剂及其工艺条件的实验研究表明：本文所研究的多金属催化剂具有良好的工业应用前景，并可适用于催化精馏工艺。关键词：甲基异丁基酮、多金属催化剂催化精馏，第1页浙江大学硕士论文AbstractMethylisobutylketone(MmK)isoneofthemostimportantchemicalproducts，whichiswidelyusedinthefieldofchemicalengineering．WiththerapidlyincreasingneedofMI

5、BKinChina，itisimportantandnecessarytodevelopthetechnologyofproducingMIBK．111epurposeofthestudyistodeveloponekindofefficientcatalystsandevaluatethecatalystinanautoclaveandafixed—bedreactor．Firstly,thebifunctionalcatalystforsynthesizingMIBKwasprepared，anditsactivityhasbeenevaluatedinfiquid

6、reactionconditionusingallautoclave．Theeffectsofsupports，preparingmethodsandthecalcinationtemperaturesontheactivityofcatalystswerestudied．Inaddition，theinfluenceofmetalcompositionsandcontentsoncatalyticpropertieswasalsoinvestigated．ⅥmileusingHZSM-5asasupport．theoptimumcatalystcontainingme

7、tal0．2％Pd、0．5Cu％、0．1Zn％and0．8Ni％wasevaluatedundertheoperationconditionsoftemperature160℃andpressure1．8Mpa．TheconversionofacetoneandtheselectivityofM壤Kreachedto42_3％and95．6％respectively．Secondly’thekineticsofthecombinationofthecondensationandhydrogenationreactionwasstudied