甲醇低压羰基化制醋酸催化剂的研究

摘要

羰基法合成醋酸是煤化工和碳一化工已经工业应用的最成功的实例之一。目前工业上羰基合成醋酸催化剂主要以铑和铱主要活性成分，以碘化锂(LiI)助剂，是当前世界合成醋酸应用最广泛的催化剂。但铑和碘化锂系催化剂相对副反应较多。国外的BP公司开发出了铱系催化剂，降低了反应体系中的水含量，而且副反应明显得到了抑制。
　　 本论文以醋酸的时空收率，副反应发生情况及系统水的含量变化情况为考察目标，以铑、碘化锂体系催化剂为基础催化剂，在70L的中试反应器中进行了羰基化醋酸生产的相关研究。
　　 通过在以[Rh(CO)Cl]为催化剂，碘化物(CH3I，LiI)为活化剂的铑基催化反应体系中加入醋酸甲酯，进行系统水含量控制研究。实验结果发现，随着醋酸甲酯量的增加，可使反应体系中水的含量降低。当醋酸甲酯量由2.2（wt％）增加到28(wt％)时，体系中的水含量由7.1(wt％)降至3.0(wt％)。从而减少醋酸分离提纯时水的蒸发量，使醋酸生产能耗大大降低。
　　 以铑基催化剂为基础，LiI为助剂，再引入钌为促进剂，对醋酸时空收率及副反应进行了考察研究。结果发现，当钌的浓度为100ppm时，醋酸的时空收率可达18.7mol/(L.h)，同时副产物丙酸的含量由127mg/m3降至45mg/m3，高锰酸钾时间由80min上升至600min以上。从而表明，钌的引入，不仅可以提高醋酸的时空收率，还可有效的遏制副反应的发生，提高了反应的选择性。
　　 以铑基催化剂为基础，LiI为助剂，引入钌为促进剂后，再加入铱(Ir)系催化剂。研究结果发现，当铱的浓度为1000ppm时，醋酸的时空收率可达18.7mol/(L.h)，同时副产物丙酸的含量由127mg/m3降至36mg/m3，高锰酸钾时间由80min上升至600min以上。从而表明，铱的引入，不仅可以提高醋酸的时空收率，还可有效的遏制副反应的发生，提高了反应的选择性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 醋酸的性质

1．3 醋酸的用途

1．3．1 醋酸与金属盐制备金属醋酸盐

1．3．2 醋酸与甲醇反应制备醋酸甲酯

1．3．3 醋酸和氯气制备氯乙酸

1．3．4 醋酸脱水制备醋酸酐

1．3．5 醋加氢制乙醇

1．4 醋酸生产状况

1．5 醋酸的生产工艺

1．5．1 轻烃液相氧化法

1．5．2 乙醛氧化法

1．5．3 乙烯直接氧化法

1．5．4 甲醇羰基化合成法(MC)

1．6 甲醇羰基化法的研究现状

1．6．1 甲醇羰基化法国外的研究进展

1．6．2 甲醇羰基化法国内的研究进展

1．7 甲醇羰基化反应机理

1．7．1 铑催化剂催化甲醇羰基化的反应机理

1．7．2 铱催化剂催化甲醇羰基化的反应机理

1．8 甲醇羰基化反应中催化剂的研究

1．8．1 均相体系催化剂

1．8．2 多相体系催化剂

1．9 课题研究目的意义、主要研究内容和创新点

1．9．1 课题研究目的意义

1．9．2 主要研究内容

2 甲醇羰基合成醋酸的水含量控制

2．1 引言

2．2 实验装置与实验方法

2．2．1 实验仪器及试剂

2．2．2 实验装置与步骤

2．3 结果与讨论

2．4 小结

3 甲醇羰基合成醋酸铑催化体系的改进

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器及试剂

3．2．2 实验流程图

3．2．3 实验步骤

3．3 分析结果与讨论

3．3．1 甲醇的活化机理

3．3．2 热力学分析

3．3．3 铑基催化剂羰化反应机理

3．3．4 实验结果分析

3．4 小结

4 甲醇羰基合成醋酸铑-铱催化体系的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器与试剂

4．2．2 实验步骤

4．3 分析结果与讨论

4．4 小结

5 结论

参考文献

在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢