丙酸甲酯氣相法合成甲基丙烯酸甲酯工藝研究.pdf

1、甲基丙烯酸甲酯是一種重要的化工原料，主要用于制備聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱有機(jī)玻璃，還應(yīng)用于生產(chǎn)涂料、PVC改性劑、腈綸、粘結(jié)劑和醫(yī)藥功能高分子材料等，具有廣泛的市場。隨著綠色化學(xué)概念的提出和環(huán)境保護(hù)的觀念深入民心，目前主流的丙酮氰醇法由于使用了劇毒物質(zhì)HCN和濃硫酸，給環(huán)境帶來巨大的污染，將漸漸被淘汰，因此開發(fā)更先進(jìn)工藝變得尤為迫切。本文采用新的Alpha法，通過篩選催化劑，得到了三種較優(yōu)的催化劑K/γ-Al2O3、K/擬薄水鋁石和Cs/

2、SiO2。對上述催化劑催化丙酸甲酯和甲醛羥醛縮合制備甲基丙烯酸甲酯工藝進(jìn)行了優(yōu)化并結(jié)合多種分析手段對催化劑的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了解析。主要內(nèi)容如下：
　　(1)制備了K/γ-Al2O3催化劑，通過SEM、BET、XRD及TPD等手段對其進(jìn)行了表征，并研究了反應(yīng)溫度、丙酸甲酯濃度、甲醛來源、催化劑K負(fù)載量、原料配比、煅燒溫度等工藝條件對催化活性的影響。最佳的工藝條件為：反應(yīng)溫度為320℃、丙酸甲酯濃度為20％、甲醛來源為三聚甲醛、催化劑K

3、負(fù)載量為15％、原料配比為MP∶HCHO=1∶1、催化劑煅燒溫度為1100℃。在優(yōu)化條件下，丙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為51.5％，甲基丙烯酸甲酯的收率為39.2％，甲基丙烯酸甲酯的選擇性為76.1％。
　　(2)以擬薄水鋁石作為 Al2O3的來源制備了成本更低的K/Al2O3催化劑，進(jìn)行了SEM、TEM、BET、XRD、ICP-AES及TPD等表征。在合成甲基丙烯酸甲酯反應(yīng)中考察了催化劑的物化性質(zhì)對其催化活性的影響，并優(yōu)化了工藝條件：反應(yīng)

4、溫度為320℃、丙酸甲酯濃度為20％、甲醛來源為三聚甲醛、催化劑K負(fù)載量為15％、原料配比為MP∶HCHO=1∶1、催化劑煅燒溫度為1100℃。此時(shí)，丙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為40.3％，甲基丙烯酸甲酯的收率為29.3％，甲基丙烯酸甲酯的選擇性為72.5％。結(jié)果表明，堿性適中，且形成K-O-Al鍵的催化劑催化活性最佳。
　　(3)制備了Cs/SiO2催化劑，采用了SEM、TEM、BET、XRD、TPD、TG-DTA等表征手段，對反應(yīng)溫度、

5、丙酸甲酯濃度、甲醛來源、催化劑Cs負(fù)載量、原料配比、煅燒溫度、Cs來源和催化劑壽命等工藝條件展開研究。得出最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度為320℃、丙酸甲酯濃度為20％、甲醛來源為三聚甲醛、催化劑Cs負(fù)載量為15％、原料配比為MP∶HCHO=1∶1、催化劑煅燒溫度為600℃、Cs來源為Cs2CO3。此時(shí)，丙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為42.1％，甲基丙烯酸甲酯的收率為38.5％，甲基丙烯酸甲酯的選擇性為91.4％。壽命考察結(jié)果顯示：當(dāng)反應(yīng)連續(xù)運(yùn)行32 h