多元助催化甲醇羰化制甲酸甲酯的研究

摘要

该文对多元助催化体系下,甲醇羰基合成甲酸甲酯进行研究.针对在单一甲醇钠催化剂体系下催化剂活性不高、易失活、寿命短的原因,考察了在不同催化体系下各组分的不同配比对羰化反应的影响,确定了最佳的催化剂体系,对反应机理进行了探讨,并对中试实验提出了改进和优化建议.在反应温度80℃、CO分压3.0MPa、主催化剂甲醇钠浓度0.4mol/L,助催化剂浓度2mol/L下,通过混合助催化剂A、B和C,形成不同配比的二元AB、BC、AC助催化体系和ABC三元助催化体系,分别考察不同助催化体系对甲醇羰基化合成甲酸甲酯反应的影响,确立在每一体系下的最佳配比.得出在二元助催化体系中,A:B=1:1时的催化效果最佳,甲醇单程转化率可达73％,是一元单独以A作助催化剂时的1.58倍;催化剂寿命可以延长到325分钟,是一元体系的2.2倍.在三元助催化体系下,甲醇单程转化率可达到74.6％,是一元单独以A作助催化剂时的1.6倍,催化剂寿命是一元的2.48倍,比二元助催化剂的寿命更长,活性更高.该文通过对实验结果分析,对催化剂的反应机理进行了探讨,分析了催化剂失活的原因,并说明了助催化体系的催化作用.助催化剂的加入有助于保护溶液中CH<,3>O:<'->的活性,助催化剂在一定量下有最佳的助催化效果,当加入助催化剂的量较少时,助催化作用表现不充分;当助催化剂超过一定量时,实际上对反应起抑制作用,而使反应速率降低.通过研究各催化体系下时空收率与时间的关系,对净化黄磷尾气合成MF中试工艺提出了优化建议.适宜的反应温度是80℃,压力为3.8MPa,主催化剂甲醇钠浓度为0.4mol/L,采用A、B、C三元助催化体系(1:1:1),浓度为2mol/L,反应时间为170分钟,间歇时间为90分钟,总操作时间是260分钟.在此条件下,设备的利用率能达到65.4％,年产量可以达到423吨,是现有产量的1.41倍.

目录

文摘

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第一章绪言

1.1前言

1.2本课题研究的意义

1.3本课题研究的主要内容

第二章甲酸甲酯的合成与应用概论

2.1甲酸甲酯的性质

2.2甲酸甲酯的应用

2.2.1甲酸甲酯氨化制甲酰胺

2.2.2甲酸甲酯氯化制双光气

2.2.3甲酸甲酯异构化制乙酸

2.2.4甲酸甲酯与三聚甲醛偶联合成乙醇酸甲酯

2.2.5甲酸甲酯与乙炔合成丙烯酸甲酯

2.2.6甲酸甲酯胺化合成N一甲基甲酰胺

2.2.7甲酸甲酯与乙烯加氢酯化合成丙酸甲酯

2.2.8甲酸甲酯合成碳酸二甲酯

2.2.9甲酸甲酯合成二甲基甲酰胺

2.2.10甲酸甲酯水解制甲酸

2.2.11甲酸甲酯裂解制高纯CO

2.2.12甲酸甲酯制一氯甲酸甲酯

2.2.13甲酸甲酯的其它用途

2.3甲酸甲酯的合成

2.3.1直接酯化法

2.3.2甲醇脱氢法

2.3.3甲醇氧化脱氢法

2.3.4合成气一步合成法

2.3.5二氧化碳法

2.3.6甲醛二聚制甲酸甲酯

2.3.7甲醇羰基化法

2.4甲酸甲酯国内外生产及市场情况

2.4.1国外情况

2.4.2国内生产情况

2.4.3市场情况

2.5甲醇羰基合成甲酸甲酯

2.5.1甲醇羰基化法合成甲酸甲酯的研究进展

2.5.2甲醇羰基化合成甲酸甲酯的催化剂体系

第三章甲酸甲酯合成的研究方法

3.1实验研究方案

3.1.1实验原理

3.1.2实验原料

3.1.3实验装置和设备

3.1.4甲酸甲酯合成实验操作过程

3.2数据采集及处理

3.2.1数据采集

3.2.2数据处理

第四章助催化体系的研究

4.1多元助催化体系的选择性

4.2一元助催化体系对反应的影响

4.3二元助催化剂体系对反应的影响

4.3.1AB助催化体系对反应的影响

4.3.2 Bc助催化体系对反应的影响

.4.3.3 Ac助催化体系对反应的影响

4.4三元助催化体系对反应的影响

第五章助催化作用探讨

5.1甲醇钠催化剂反应机理

5.2催化剂失活原因的探讨

5.3助催化剂的助催化机理

5.3.1 A作助催化剂

5.3.2 B作助催化剂

5.3.3 C作助催化剂

5.4多元助催化体系的助催化作用

第六章净化黄磷尾气合成MF中试工艺优化

6.1 AB助催化体系的优化

6.2 BC助催化体系的优化

6.3 AC助催化体系的优化

6.4 ABC助催化体系的优化

6.5净化黄磷尾气合成MF中试装置工艺优化

第七章结论

7.1对不同助催化体系催化效果的研究

7.2助催化作用的探讨

7.3对中试工艺条件的改进和优化

参考文献

致谢