气相催化氧化合成1,4-萘醌钒系催化剂及合成工艺的研究

摘要

1,4-萘醌是重要的精细有机原料和医药中间体,其广泛应用于医药、染料、农药等领域。萘的气相催化氧化法制备1,4-萘醌,早在上世纪二三十年代就已经有所研究,相较于液相氧化法制备1,4-萘醌,其合成方法简单易行,且适用于大规模的工业化生产。反应中用到的催化剂体系多为钒钾体系的催化剂,其表现是反应活性较高,对萘醌的选择性较好,但在以往的研究中,依然存在萘醌收率低,副产物苯酐含量较大等问题。
　　 本文对萘气相催化氧化制备1,4-萘醌,催化剂前驱体的最佳组成及催化剂制备工艺进行了初步的研究。对催化剂前驱体的组成和制备工艺研究包括载体、助催化剂、成型尺寸和焙烧活化温度等,经考察确定了催化剂前驱体的最佳组分,活性组分为NH4VO3,助催化剂为KHSO4和K2SO4混合物,载体为锐钛矿相TiO2。对于催化剂的成型,本文选用的是挤条成型的催化剂制备方法,通过实验确定了催化剂前驱体的成型尺寸,并在100℃干燥3 h,在空气中焙烧活化5 h制备成所需的实验用催化剂,此时催化剂具有较好的催化效果。
　　 本文还对工艺条件对萘催化氧化反应的影响进行了考察。萘的气相催化氧化制备1,4-萘醌的催化剂评价,是在固定床反应装置上进行的,对反应条件的研究内容包括催化剂的填装体积、反应温度、空气体积空速和原料萘的质量流量等,并最终确定了最佳反应条件,在此条件下本实验的催化剂能达到最佳的催化效果,萘的转化率达到98.13％,萘醌的收率达到48.46％。