2-甲基呋喃气相加氢制2-甲基四氢呋喃催化剂的制备及其反应性能研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:karavika
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2-甲基四氢呋喃是一种重要的医药中间体以及新型绿色溶剂,被广泛应用于有机金属反应和医药领域。同时它也是一种新型汽油增量剂,在汽油中添加比例可以超过60%。目前,2-甲基四氢呋喃主要由二醇、内酯和糠醛作为原料进行生产。二醇法中,原料2-甲基-1,4-丁二醇价格昂贵;内酯法,生产工艺环境污染严重。糠醛法是生产2-甲基四氢呋喃的一种绿色且成本较低的方法,该方法涉及两种不同的合成路线,相比之下,以2-甲基呋喃为中间体合成2-甲基四氢呋喃的糠醛法更具优势。目前,工业上2-甲基呋喃催化加氢制2-甲基四氢呋喃的反应采用贵金属催化剂,在高压条件下进行液相加氢反应,成本较高、安全性差。因此,开发高效低成本催化剂应用于2-甲基呋喃气相催化加氢制2-甲基四氢呋喃反应,对基础理论研究以及工业应用都具有重要意义。本文研究了共沉淀法、蒸氨法和溶胶-凝胶法三种制备方法对Ni/SiO2催化剂催化2-甲基呋喃气相加氢制2-甲基四氢呋喃性能的影响。在此基础上,考察蒸氨法中Ni负载量对催化剂结构及性能的影响,并探究了焙烧温度、还原温度、还原时间、气化温度、反应温度、反应压力、H2/2-MF比(摩尔比)以及液时空速对催化剂性能的影响,从而确定最佳工艺条件。另外,对Ni/SiO2催化剂的稳定性进行了测试并探究了催化剂失活原因。采用浸渍法制备了Ni/Al2O3催化剂,其他条件不变,考察Ni负载量和焙烧温度对催化剂结构和催化性能的影响。采用固定床反应器对上述催化剂进行性能评价,利用N2等温吸附脱附、XRD、H2-TPR、NH3-TPD、XPS、TEM和FT-IR对催化剂进行表征。实验结果表明,蒸氨法制备的催化剂性能最好,制备过程最佳焙烧温度为600℃,最佳预还原条件为还原时间3 h,还原温度700℃,最佳反应条件为气化温度110℃、H2压力1.6 MPa、反应温度80℃、H2/2-MF比(摩尔比)为6.4,LHSV为2.7h-1。该条件下,催化性能最佳,2-甲基呋喃转化率为99.6%,2-甲基四氢呋喃选择性为99.5%。Ni/SiO2催化剂在反应176 h内性能稳定,随后活性急剧下降,归因于催化剂表面积碳以及Ni的团聚。浸渍法制备的Ni负载量为15%、400℃焙烧的Ni/Al2O3催化剂性能最佳,2-甲基呋喃转化率为97.7%,2-甲基四氢呋喃选择性为97.1%。
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