丙酮气固多相法合成异佛尔酮的催化剂及工艺研究

论文摘要

本文采用双滴共沉淀法制备镁铝水滑石,由水滑石焙烧分解制备出系列镁铝复合氧化物,采用XRD、FT-IR、TG-DTA、SEM、CO2-TPD、BET等分析手段对水滑石及其衍生复合氧化物进行表征,分别采用微反和100mL小试装置研究了复合氧化物催化剂气相催化丙酮缩合制备异佛尔酮的活性、选择性和活性稳定性。研究结果表明,恒温60℃及130℃晶化均可以合成出镁铝水滑石Mg6Al2CO3（OH）16·4H2O,所制备水滑石晶片交错,具有明显的层状结构,水滑石焙烧制备的镁铝复合氧化物稍有团簇现象,但仍保持水滑石的骨架结构。镁铝复合氧化物的碱性位主要是CO2-TPD温度180℃～200℃左右的弱碱位和400℃～500℃范围的中强碱位,其中以恒温60℃、12h晶化制备的水滑石,经500℃、4h焙烧后制备的镁铝复合氧化物的比表面积最大,表面碱强度最高,作为丙酮气相催化缩合制备异佛尔酮反应的催化剂,具有最好的反应活性和选择性。在反应温度250℃、液体空速1.0h-1条件下,丙酮转化率17%～20%,异佛尔酮的选择性64%～65%,总有效选择性81%～83%,总有效收率14%～16%。在优化条件下放大制备出镁铝复合氧化物催化剂,对催化剂进行了350h活性测定,发现该条件制备的催化剂具有较好的活性稳定性。对催化剂的再生性能进行考察,与新鲜催化剂对比发现,失活催化剂经再生后,其反应活性、选择性及有效收率均有约5%的降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 固体碱催化剂
• 1.2.2 丙酮气固多相合成异佛尔酮催化剂
• 1.2.3 镁铝水滑石及其衍生复合氧化物
• 1.2.4 催化剂的活性评价
• 1.2.5 催化剂失活原因分析及保护再生
• 1.3 论文工作内容及技术路线
• 1.3.1 论文工作内容
• 1.3.2 论文的技术路线
• 第二章 镁铝水滑石及其衍生复合氧化物的制备与表征
• 2.1 双滴共沉淀法制备镁铝水滑石
• 2.1.1 原料和仪器
• 2.1.2 水滑石的制备
• 2.1.3 制备条件的选择
• 2.2 镁铝复合氧化物的制备
• 2.3 镁铝水滑石及其衍生复合氧化物的表征方法
• 2.4 不同制备条件下制备的镁铝水滑石的表征结果
• 2.4.1 XRD 结果分析
• 2.4.2 FT-IR 结果分析
• 2.4.3 TG-DTA 结果分析
• 2.4.4 SEM 表征结果
• 2.4.5 小结
• 2.5 不同制备条件下制备的镁铝复合氧化物的表征结果
• 2.5.1 不同晶化条件下制备镁铝复合氧化物的表征结果
• 2.5.2 不同焙烧条件下制备镁铝复合氧化物的表征结果
• 2.5.3 小结
• 2.6 本章小结
• 第三章 镁铝复合氧化物催化丙酮缩合制备异佛尔酮的活性评价
• 3.1 微反试验
• 3.1.1 试剂和仪器
• 3.1.2 微反试验
• 3.1.3 反应产物分析
• 3.2 催化剂微反评价条件的选择
• 3.2.1 反应温度的影响
• 3.2.2 液体空速的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 镁铝复合氧化物催化剂的催化性能评价
• 3.3.1 晶化时间对镁铝复合氧化物催化剂微反活性的影响
• 3.3.2 晶化温度对镁铝复合氧化物催化剂微反活性的影响
• 3.3.3 焙烧时间对镁铝复合氧化物催化剂微反活性的影响
• 3.3.4 焙烧温度对镁铝复合氧化物催化剂微反活性的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 镁铝复合氧化物催化剂寿命测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验室放大制备镁铝复合氧化物催化剂及活性评价
• 4.1 催化剂制备实验室放大试验
• 4.2 放大制备催化剂的表征结果
• 4.3 放大制备镁铝复合氧化物催化剂的活性稳定性试验
• 4.4 本章小结
• 第五章 催化剂失活原因分析及再生性能考察
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验试剂
• 5.1.2 失活催化剂再生试验
• 5.2 再生催化剂表征
• 5.3 再生催化剂的活性评价
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 学术成果
• 致谢