环己醇催化脱氢合成环己酮过程新型铜系催化剂的制备

摘要

环己酮是己内酰胺生产工业中的重要中间体，同时，环己酮还广泛用作有机溶剂、合成橡胶以及工业涂料等，是石油化工和精细化工领域的一种重要产品。由于采用由环己醇脱氢法制备环己酮的工艺过程副反应少，操作容易、收率高，比较安全，因此，工业生产中采用脱氢法比较广泛。而其技术的关键是开发高效、经济的环己醇脱氢催化剂。 本文采用硝酸铜﹑氧氯化锆为原料，配制n(Zr) ：n(Cu)＝（1～4）：1的溶液，以w（NaOH）＝15％溶液为沉淀剂，利用共沉淀法，制备出了用于环己醇脱氢的新型Cu/ZrO2催化剂。在此基础上，系统考察了锆铜比、焙烧温度、还原温度和时间等催化剂制备条件对环己醇脱氢反应的影响，并分别考察了铁、镁、镍、铬等微量金属元素对催化剂活性的影响。通过L16（45）正交试验，确定了催化剂制备过程的适宜锆铜摩尔比、锆盐共沉淀初始浓度、共沉淀终点pH值、沉淀物焙烧温度和时间分别为：n(Zr):n(Cu)=2：1、锆盐初始浓度为0.2mol·L-1、焙烧时间为5h、焙烧温度为400℃、滴定终点pH值为12。 对环己醇脱氢催化剂进行了反应工艺条件的试验研究，确定了以230℃为催化剂的还原温度。反应温度升高对环己酮的收率有利，但超过一定温度范围收率反而下降；在优化条件下制得的催化剂用于环己醇脱氢，环己酮产品收率达85％，选择性近100％；另外还考察了反应压力对环己酮的收率和选择性的影响。最后对Cu/ZrO2催化剂的重复使用率也进行了考察。