一种负载型镍基催化剂上糠醇液相加氢制四氢糠醇的动力学研究

摘要

采用高压加氢实验装置和气相色谱仪等分析仪器,实验评价了镍基催化剂上糠醇液相加氢制四氢糠醇的反应行为,从16种不同的催化剂中筛选出1种性能优良的催化剂进行进一步实验研究;系统考察了反应温度、压力、催化剂载量和搅拌转速等操作条件对加氢反应行为的影响规律,得到了适宜的操作条件,反应温度448K、反应压力3.5MPa、催化剂载量20g/L和搅拌转速1200RPM.在此反应条件下,2.5h的反应时间可使糠醇转化率达到99.6％,四氢糠醇选择性达到98.4％.实验研究表明,加氢反应的副反应是在主反应进程过半后开始,主副反应存在明显的连串关系,发生的副反应为四氢糠醇的深度加氢反应和缩合反应,且对应的反应速率常数相差近两个数量级,因此可近似认为,主副反应的竞争关系可以忽略,即糠醇加氢反应为单一不可逆反应.实验考察了所选催化剂的使用寿命.研究表明,催化剂可在实验条件下重复使用一次,糠醇转化率和四氢糠醇选择性基本保持不变,仅反应时间延长了约1.3h.

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符号说明

引言

第一章文献综述

1.1四氢糠醇

1.1.1四氢糠醇的性质及用途

1.1.2四氢糠醇生产情况

1.1.3小结

1.2糠醇

1.2.1糠醇的性质

1.2.2糠醇的市场及用途

1.3呋喃系衍生物及反应网络

1.3.1糠醛简介

1.3.2呋喃系衍生物的反应网络图

1.4镍基催化剂的研究进展

1.5糠醇液相催化加氢动力学

1.5.1气-液-固三相反应基本机理

1.5.2气-液-固三相淤浆式反应器

1.5.3糠醛液相加氢动力学研究进展

1.5.4小结

第二章实验部分

2.1催化剂的制备

2.1.1催化剂的配制及活化方法

2.1.2催化剂的表征

2.2催化剂的筛选

2.3催化加氢反应

2.3.1实验原料及设备

2.3.2加氢实验预处理

2.3.3反应器操作模式

2.3.4实验启动步骤

2.3.5加氢反应条件控制

2.3.6定时取样方法

2.3.7反应终点判断方法

2.3.8产物分析方法

2.4催化反应速率的实验测定方法

2.5催化剂使用寿命实验

2.6实验部分小结

第三章实验结果分析与讨论

3.1反应网络的结构判识

3.1.1主副反应产物的浓度分布

3.1.2目标产物选择性的变化趋势

3.1.3副产物的判识

3.1.4 小结

3.2操作条件的影响

3.2.1反应温度的影响

3.2.2反应压力的影响

3.2.3催化剂载量与反应温度、压力的综合比较

3.3传质阻力的排除

3.3.1排除传质阻力的理论估算

3.3.2排除传质阻力的实验验证

3.4催化剂使用寿命实验研究初探

3.5小结

第四章动力学参数的测定

4.1反应速率方程

4.2糠醇加氢反应动力学特点

4.3糠醇浓度项级数a的计算

4.4氢气压力项级数b的计算

4.5产物四氢糠醇对反应速率的影响

4.6指前因子k0和活化能E的确定

4.7小结

第五章结论

参考文献

附录

致谢

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