由甲醛乙醛出發(fā)兩段式床層組合合成3-羥基丙醛的研究.pdf

1、本文簡述了1,3-丙二醇(簡稱1,3-PDO)的發(fā)展及生產(chǎn)情況，重點對l,3-PDO的合成原料3-羥基丙醛(簡稱3-HPA)和丙烯醛的合成工藝及催化劑篩選進行了研究。實驗分別單獨研究了甲乙醛縮合制丙烯醛、丙烯醛水合制3-HPA兩個床層過程及其兩個床層組合情況下的催化劑制備和反應條件的影響等，為工業(yè)生產(chǎn)3-HPA提供理論依據(jù)以及為以后的研究提供參考。 對于甲乙醛縮合制丙烯醛的反應，主要研究了:1)催化劑的選擇，包括催化劑制備方法的

2、選擇、載體、活性組分及其含量的選擇等因素;2)反應工藝條件的選擇，包括床層溫度、空速及甲乙醛原料配比等因素。研究結果如下:通過對共沉淀法、負載法和本體氧化物催化劑的比較，實驗發(fā)現(xiàn)負載法對于此反應的催化效果更好，因此本實驗選擇負載法制備催化劑；在使用負載法的基礎上，實驗發(fā)現(xiàn)不同的載體催化性能差異很大，通過比較γ-Al2O3、SiO2、ZSM-5分子篩、4A和5A分子篩五種載體的催化性能，得出SiO2載體的催化效果最好；然后再使用SiO2載

3、體，進行活性組分及含量的選擇，發(fā)現(xiàn)堿土金屬4％MgO/SiO2的催化效果最好。因此實驗選擇4％MgO/SiO2作為催化劑，在此催化劑的基礎上進行工藝條件的研究。實驗發(fā)現(xiàn)最佳工藝條件為:溫度為300℃、空速為2.0h-1甲乙醛摩爾比為2:1。此時乙醛的轉化率、丙烯醛的選擇性及收率分別為:56.48％、78.35％和44.25％。 對于丙烯醛水合制3-HPA的反應，主要對樹脂類催化劑進行了粗略篩選以及對反應工藝條件進行了考查。將強酸

4、性樹脂、弱酸性樹脂、催化樹脂和螯合型樹脂分別在三口燒瓶中進行均相水合反應，結果顯示強酸性樹脂和螯合型樹脂的催化效果較好。然后分別選擇了強酸性陽離子交換樹脂D072和螯合型樹脂D850兩種催化劑，填充于U型管中，進行連續(xù)反應工藝條件的考查。結果表明:溫度和空速都對反應的影響很大，原料丙烯醛的初始濃度對反應的影響不明顯；使用D072樹脂時，反應溫度60℃，空速9.0h-1時，反應效果較好，此時丙烯醛的轉化率、3.HPA的選擇性和單程收率分別

5、為:41.21％、68.72％和28.72％，此催化劑表現(xiàn)出反應溫度低、轉化率高等特點，但同時選擇性略低；使用D850樹脂時，反應溫度70℃，空速5.0h-1時效果較好，此時丙烯醛的轉化率、3-HPA的選擇性和單程收率分別為:58.85％、92.12％和54.21％，此催化劑表現(xiàn)出反應溫度低、產(chǎn)物選擇性高等優(yōu)點，適合丙烯醛水合反應。 在甲乙醛縮合制丙烯醛和丙烯醛水合制3-HPA兩個床層組合情況下，固定甲乙醛縮合反應床層的工藝條件

6、即上述研究得出的最佳工藝條件:以4％MgO/SiO2為催化劑、溫度為300℃、空速為2.0h-1甲乙醛摩爾比為2:1。分別研究了丙烯醛水合床層在D072樹脂和D850樹脂兩種催化劑催化下，溫度及空速對反應的影響。在D072樹脂作為催化劑時，得出較佳的工藝條件為:反應溫度60℃，空速9.0h-1，這同單獨反應時的最佳工藝條件吻合，此時乙醛的轉化率、3-HPA的選擇性及收率分別為:56.54％、76.09％和 43.02％。在D850樹脂作