Cu系无Cr催化剂催化糠醛加氢制糠醇的研究

论文摘要

糠醇是一种重要的有机化工原料。目前,糠醛加氢制糠醇生产中常用的催化剂含有对人体有害的物质Cr,并能造成环境污染。此外,国内生产的糠醇大部分采用进口催化剂,价格昂贵。因此,研究、开发无Cr高效国产糠醛加氢制糠醇催化剂具有非常重要的现实意义。本文以Cu为活性组分、Al2O3为载体制备了负载型Cu/Al2O3催化剂,采用热重差热分析、XRD等手段,并结合催化剂活性评价实验,确定了Cu/Al2O3催化剂最佳制备条件:焙烧温度450℃,焙烧时间4h,还原温度200℃,还原时间4h,Cu含量24%（质量分数）,活性组分采用浸渍法引入载体。催化剂中添加助剂Ca或使用复合载体Al2O3-ZrO2均可显著提高糠醛转化率、糠醇选择性和糠醇收率。研究发现,最优的Ca含量为7.2%（质量分数）,复合载体中最优的ZrO2含量为20%（质量分数）。实验用负载型Cu-Ca/Al2O3-ZrO2催化剂,系统考察了反应压力、质量空速、氢醛摩尔比及反应温度等工艺条件对糠醛加氢催化剂活性的影响。结果表明:催化剂在质量空速为1.2h-1、氢醛摩尔比为4.0、反应压力为0.6MPa、反应温度为160℃时,糠醛的转化率达到99.9%,糠醇的选择性为98.3%,反应收率可达到98.2%。实验制备的负载型Cu基催化剂具有良好的催化加氢效果,有望成为糠醛加氢制糠醇的高效、绿色催化剂。同时,本论文的研究也为无Cr催化剂的国产化提供了有力依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 糠醇的简介
• 1.1.1 糠醇的性质
• 1.1.2 糠醇的用途
• 1.1.3 糠醇的生产工艺
• 1.1.4 生产规模及质量标准
• 1.2 糠醛的简介
• 1.2.1 糠醛的性质及用途
• 1.2.2 糠醛的生产方法
• 1.2.3 生产原理及工艺流程
• 1.2.4 糠醛催化加氢反应机理
• 1.3 糠醛加氢制糠醇的生产工艺
• 1.3.1 液相加氢
• 1.3.2 气相加氢
• 1.4 糠醛加氢制糠醇催化剂的研究进展
• 1.4.1 糠醛加氢制糠醇催化剂性能的影响因素
• 1.4.2 铜系催化剂
• 1.4.3 骨架型催化剂
• 1.4.4 非晶态合金催化剂
• 1.5 糠醛催化加氢制糠醇的意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 载体的选择
• 2.2.2 粘结剂的选择
• 2.2.3 助挤剂的选择
• 2.2.4 Cu 基催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 XRD
• 2.3.2 催化剂的差热分析
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.4.1 催化剂评价装置
• 2.4.2 反应条件
• 2.4.3 产物分析方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 Cu 基催化剂制备条件的确定
• 3.1 焙烧条件对催化剂活性的影响
• 2O₃ 的TG-DTA 和XRD 分析'>3.1.1 催化剂Cu/Al₂O₃ 的TG-DTA 和XRD 分析
• 3.1.2 焙烧温度对催化剂活性的影响
• 3.1.3 焙烧时间对催化剂活性的影响
• 3.2 还原条件对催化剂活性的影响
• 2O₃ XRD 分析'>3.2.1 不同还原温度的催化剂Cu/Al₂O₃ XRD 分析
• 3.2.2 还原温度对催化剂活性的影响
• 3.2.3 还原时间对催化剂活性的影响
• 3.3 活性组份加入方式对催化剂活性的影响
• 3.4 Cu 含量对催化剂活性的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 Cu 基催化剂改性的研究
• 4.1 助剂对 Cu 基催化剂活性的影响
• 4.1.1 不同助剂的影响
• 4.1.2 Ca 盐种类的影响
• 4.1.3 Ca 含量的影响
• 4.2 载体对 Cu 基催化剂加氢活性的影响
• 4.2.1 不同载体对催化剂活性的影响
• 4.2.2 锆含量对催化剂活性的影响
• 2O₃-ZrO₂ 的催化加氢性能'>4.3 Cu-Ca/Al₂O₃-ZrO₂的催化加氢性能
• 4.4 本章小结
• 2O₃-ZrO₂用于糠醛加氢反应的研究'>第五章 Cu-Ca/Al₂O₃-ZrO₂用于糠醛加氢反应的研究
• 5.1 反应压力的影响
• 5.2 质量空速的影响
• 5.3 氢醛摩尔比的影响
• 5.4 反应温度的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要