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石化资源的日益枯竭和环境污染的加剧推动了生物质产业的发展。生物质基多元醇和生物质基环氧化合物的氧含量高,实现其高效转化的有效途径之一是对其进行选择性加氢。四氢糠醇来源于生物质,经选择性加氢反应可制备高附加值的1,5-戊二醇。本文采用浸渍法制备了几组加氢催化剂,利用连续流动固定床反应器对催化剂催化四氢糠醇加氢反应进行评价。结合XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行了表征,并与四氢糠醇的加氢反应性能进行关联。提出了Pt/WO3/ZrO2催化四氢糠醇加氢生成1,5-戊二醇的反应机理,通过设计实验对提出的反应机理进行了验证。本文得到的主要结果如下: 研究了不同载体负载Pt催化剂和WO3/ZrO2载体负载不同贵金属催化剂对四氢糠醇催化加氢反应的影响。得出不同载体负载Pt催化剂活性大小顺序为:Pt/WO3/ZrO2>Pt/P2O5/WO3/ZrO2>Pt/H4SiW12O40/ZrO2>>Pt/WO3/Al2O3>Pt/ZrO2; WO3/ZrO2载体负载Pt催化剂具有良好的活性和选择性,而Ir/WO3/ZrO2、Pd/WO3/ZrO2催化剂基本没有活性。 研究了催化剂还原条件、Pt负载量、钨含量等对Pt/WO3/ZrO2催化剂的性质和对四氢糠醇加氢反应的影响。在150-350℃范围内,还原温度对催化剂催化四氢糠醇加氢反应影响较小;还原压力对催化剂催化四氢糠醇加氢反应影响明显,提高催化剂的还原压力能够提高催化剂的活性;增大催化剂的Pt负载量,能够提高四氢糠醇的转化率;随着钨含量的提高,催化剂的酸量、氢吸附量先增大后减小,当钨含量为10 wt%时,催化剂的酸量、氢吸附量最大,催化剂的活性最高。 在Pt/WO3/ZrO2催化剂上考察了反应工艺对四氢糠醇加氢反应的影响。反应温度、反应压力、空速和初始水含量对Pt/WO3/ZrO2催化剂上四氢糠醇加氢反应中四氢糠醇的转化率和1,5-戊二醇的选择性都有不同程度的影响;在反应压力为2 MPa、反应温度为130℃,质量空速为0.15h-1,初始水含量为20 wt%的反应条件下,Pt/WO3/ZrO2催化四氢糠醇加氢反应得到四氢糠醇转化率和1,5-戊二醇选择性分别为65.0%和85.0%,催化剂在反应100 h内没有失活。 向载体中引入Na,使催化剂的B酸量大幅降低,对催化剂的活性、氢吸附量和L酸位基本没有影响,Pt/WO3/ZrO2催化四氢糠醇加氢反应和活化氢生成H+离子和H-离子与L酸有关,而与B酸无关。 提出了Pt/WO3/ZrO2催化四氢糠醇加氢制备1,5-戊二醇的反应机理为:H2在Pt和Lewis酸位协同作用下活化生成H+和H-离子,然后通过离子加氢机理催化四氢糠醇加氢。 水能够促进活化生成的H+和H-离子的传递,提高反应速率;过量的水与L酸位反应,导致催化剂快速失活。