镍基催化剂上间-二硝基苯加氢反应研究

摘要

间-二硝基苯液相催化加氢法合成间-苯二胺是制取间-苯二胺的一条行之有效的工艺路线,该方法具有收率高、产品质量好、环境友好等优点.反应所使用加氢催化剂的研究对这一工艺路线的广泛应用具有重要的意义.负载型镍基催化剂以其价廉易得和活性高等优点,已被广泛应用于多种化合物的液相加氢反应中并展现出很好的催化性能,但迄今为止其在间-二硝基苯加氢还原上的应用却比较少见.为此,研究和开发对间-二硝基苯加氢反应具有高活性、高选择性和长寿命的负载型镍基催化剂是该课题的研究重点.该论文分别采用分步浸渍法设计和制备了一系列负载型镍基催化剂,利用BET、XRD、TEM、TPR和活性评价等多种研究方法系统地考察了不同助剂类型及含量等因素对镍基催化剂物化性质和反应性能的影响,研究了催化剂的稳定性并探讨了可能的失活原因.研究发现,在浸渍型镍基催化剂中,以SiO<,2>为载体、镍含量为20wt％、焙烧温度为773 K、还原温度为723 K条件下,采用先浸渍方式制备的含氧化镧助剂和氧化钾助剂的双助剂镍基催化剂,具有较好的反应活性和选择性.在加氢活性、选择性和稳定性方面,较无助剂的镍基催化剂有了很大幅度的提高.在反应条件为以乙醇为溶剂,反应温度365K,反应压力(氢压)3.0MPa,原料与催化剂质量比为10:1的条件下,其中以SiO<,2>为载体、镍含量为20wt％、镧助剂含量为3wt％、氧化钾助剂含量为3wt％的催化剂,在该实验研究所考察的催化剂范围内催化活性表现最好.反应1小时后,对间-二硝基苯转化率、间-苯二胺的选择性和收率,可分别达到99.3％、99.5％和98.8％.催化剂稳定性试验表明,K-La-Ni/SiO<,2>-1催化剂可以重复使用八次以上不发生明显活性下降.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1芳香族硝基化合物还原制芳胺的生产工艺

1.1.1铁粉还原法

1.1.2硫化物还原法

1.1.3催化加氢还原法

1.1.4电解还原法

1.1.5工艺路线比较

1.2间-二硝基苯催化加氢制取间-苯二胺研究现状

1.2.1间-苯二胺生产研究的现实意义

1.2.2间-苯二胺的生产方法

1.3本论文的研究内容

第二章实验方法

2.1催化剂组成的选择与确定

2.1.1活性组分

2.1.2载体

2.1.3助剂

2.2实验原料与试剂

2.3催化剂的制备

2.3.1浸渍法制备催化剂的过程

2.3.2催化剂的还原

2.4催化剂的物化性质表征

2.4.1比表面积测定(BET)

2.4.2程序升温还原实验(TPR)

2.4.3表面形貌观察与金属粒子大小确定(TEM)

2.4.4物相组成测定(XRD)

2.5催化剂的活性评价与产物分析

2.5.1催化剂活性评价装置与操作步骤

2.5.2产物分析

2.5.3反应活性、选择性及收率计算方法

第三章助剂对负载型镍基催化剂的性能研究

3.1不同助剂催化剂的反应性能

3.2不同助剂催化剂的比表面积

3.3不同助剂催化剂的XRD测试

3.4不同助剂催化剂的TEM表征

3.5不同助剂催化剂的还原性能

3.6本章小结

第四章不同助剂催化剂稳定性和失活研究

4.1 Ia-Ni/SiO2催化剂的稳定性实验

4.2 K-La-Ni/SiO2-1催化剂的稳定性实验

4.3催化剂稳定性对比

4.4催化剂的失活原因分析

4.5本章小结

第五章K2O助剂含量对催化剂性能的影响

5.1不同K2O含量K-La-Ni/SiO2催化剂的反应性能

5.2不同K2O含量K-La-Ni/SiO2催化剂的比表面积测定

5.3不同K2O含量K-La-Ni/SiO2催化剂的XRD测试结果

5.4不同K2O含量K-La-Ni/SiO2催化剂的还原特性

5.5本章小结

第六章结论

致谢

攻读硕士期间论文发表情况

参考文献