乙酸異丙酯催化加氫制備異丙醇和乙醇工藝研究.pdf

1、異丙醇和乙醇是重要的化工原料，在農(nóng)藥、醫(yī)藥、電子、日用化學、汽油添加劑等領域具有廣泛的用途。國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)異丙醇的方法主要是丙烯水合法，其工藝路線又可分為丙烯間接水合法和丙烯直接水合法。乙醇的生產(chǎn)方法有化學法和發(fā)酵法，化學法是通過乙烯水合生產(chǎn)乙醇，發(fā)酵法是以農(nóng)作物中的淀粉發(fā)酵得到乙醇，兩種方法生產(chǎn)成本都比較高。目前，通過乙酸異丙酯加氫同時制備異丙醇和乙醇的相關研究鮮有報道，制備高活性的乙酸異丙酯加氫催化劑具有較高的理論研究和實際應用價值

2、。本論文從催化劑制備方法、反應條件優(yōu)化和催化劑改性三個方面出發(fā)，設計制備了一系列的銅基催化劑，通過固定床反應器對銅基催化劑催化加氫乙酸異丙酯制備異丙醇和乙醇的工藝研究。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　(1)分別通過共沉淀法、溶膠凝膠法、機械混合法制備一系列銅基催化劑用于乙酸異丙酯的加氫反應，考察了不同制備條件的催化劑對乙酸異丙酯催化加氫的性能。實驗結果表明:采用并流滴加法，在80℃下共沉淀所制備的催化劑前驅體經(jīng)450℃焙燒后催

3、化活性最高;該催化劑在反應溫度230℃，反應壓力4MPa，LHSV0.2h-1的條件下，乙酸異丙酯的轉化率為88.1％;
　　(2)在最佳制備條件下制備一系列的Cu-Zn催化劑，考察了銅鋅負載量和摩爾比對催化劑活性的影響，并篩選了反應條件對催化劑性能的影響。實驗結果表明，催化劑中銅鋅負載量高于60wt％時，乙酸異丙酯的轉化率提升不明顯;當催化劑中銅鋅負載量為60 wt％，銅鋅摩爾比為1∶1.25，在反應溫度230℃，反應壓力7 M

4、Pa，LHSV0.1h-1條件下反應，乙酸異丙酯轉化率可達99.5％以上，產(chǎn)物乙醇和異丙醇總產(chǎn)率在92％以上;該催化劑在反應溫度180℃下反應，反應壓力7 MPa，LHSV0.1h-1條件下反應時，乙酸異丙酯轉化率仍高達96.4％。按照Cu-Zn/Al2O3配比，在最優(yōu)制備條件下，分別制備了Cu-Cr/Al2O3，Cu-Co/Al2O3，Cu-Ni/Al2O3催化劑，經(jīng)考察Cu-Cr/Al2O3催化劑在反應溫度220℃，反應壓力7MPa

5、，LHSV0.1 h-1條件下反應，乙酸異丙酯的轉化率為97.3％，產(chǎn)物異丙醇和乙醇總產(chǎn)率92.4％;
　　(3)在銅鋅含量60wt％，摩爾比1∶1.25的催化劑中分別添加1％～4％的稀土元素Sm或Nd，考察稀土元素對催化劑性能的影響。在反應溫度230℃，反應壓力4～7 MPa，LHSV0.2 h-1反應范圍內(nèi)，改性催化劑的反應結果與未改性的催化劑比較，添加稀土元素Sm的催化劑，乙酸異丙酯的轉化率由96.9％～99.0％下降至89

6、.7％～97.9％，產(chǎn)物異丙醇的選擇性由36.0％～38.2％提升至40.7％～47.9％;添加稀土元素Nd的催化劑，乙酸異丙酯的轉化率由96.9％～99.0％下降至91.7％～97.7％，異丙醇的選擇性由36.0％～38.2％提升至44.8％～52.5％;
　　(4)使用商業(yè)催化劑XM-1用于乙酸異丙酯加氫反應，在反應溫度180～240℃，反應壓力7MPa，LHSV0.1h-1下反應，反應結果與相同反應條件下自制銅鋅催化劑加氫結