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1,3—丙二醇是一种重要的化工原料,在纤维工业上也有着重要的用途。国内目前尚无生产技术,因此进行合成1,3—丙二醇的研究十分必要。 本文在自行建立的气、液、固三相高压间歇反应装置上,研究以环氧乙烷为原料与CO、H2经羰基合成1,3—丙二醇的催化剂及工艺条件,并对羰基合成1,3—丙二醇的动力学特性及机理进行了研究。主要的研究内容与结论如下: 1.在低压下用雷尼镍及铁锰合金作还原剂合成四羰基钴催化剂,首次应用于羰基合成1,3-丙二醇中。通过研究加入相转移催化剂及溶剂对催化剂制备过程的影响,确定催化剂制备工艺,该催化剂具有成本低活性好的特点,具有较好工业应用前景。 2.在本文研制的羰基合成催化剂作用下,对环氧乙烷羰基合成1,3-丙二醇的工艺条件,包括总压、CO分压、温度、催化剂用量、原料浓度等因素进行了研究。确定最优的工艺条件为:总压力为70atm、CO与H2的比例为1:2、温度为80℃、催化剂前体钴盐的浓度为0.080mol/L、EO浓度为1.85mol/L。 3.首次提出了环氧乙烷羰基合成的机理,解释了本体系中由GC—MS分析而建立的反应网络中各种产物的生成原因。 4.确定了本实验体系为扩散控制的反应体系,并通过实验求出了不同温度下的扩散系数,得到了扩散系数与温度的关联式为: kga=1.566×10-2exp(-1.651×103/RT)计算表明,用上式计算的计算值与实验值之间的相对误差不超过1%。并得到了本实验体系扩散控制的动力学方程为: —\:1.569X10—1exp(—1.651X10‘/RT)尸d计算表明根据上述方程计算的CO分压值与实验值之间的相对误差不超过5%。 本文的研究为环氧乙烷羰基合成1,3—丙二醇的工业生产提供基础研究,具有重要的工业生产指导意义。