论文部分内容阅读
吗啉是一种重要的精细化工中间体,在医药、橡胶、纺织等工业中具有广泛的用途。目前国内外主要采用二甘醇催化氨化的方法制备吗啉,但是该方法存在着催化剂活性低,产品选择性低等问题。为了使制备出的高性能催化剂投入工业化生产,二甘醇合成吗啉的工艺与动力学研究具有重大的意义。本文采用以铜、镍为活性组分,700 ℃活化处理的y-Al203为载体,加入乙二醇作为分散剂,使用超声辅助浸渍的方法,制备出高性能的Cu-Ni/y-Al203催化剂。在固定床反应器上,将该催化剂用于二甘醇催化氨化合成吗啉的研究。通过单因素试验考察了反应温度、压力、二甘醇进料空速以及进料氨醇摩尔比对吗啉合成的影响,并通过正交试验的方法优化工艺条件。确定了合成吗啉的最佳工艺条件,即在温度230 ℃,二甘醇进料空速0.4 mL·g-1·h-1,压力1.7MPa,氨醇摩尔比为8:1的条件下,吗啉的收率达到最大,二甘醇转化率98.63%,吗啉收率81.00%。对于固定床积分反应器,在反应温度483 K～513 K、反应压力为1.7 MPa和进料的氨醇摩尔比为4:1～12:1的条件下,对Cu-Ni/γ-Al203催化剂上二甘醇氨化合成吗啉的本征动力学进行了研究。首先,通过改变催化剂的填装量,确定了消除外扩散的反应停留时间范围,然后通过改变催化剂粒径的方法,确定了消除内扩散的粒径范围。其次,根据不同温度与进料浓度下得到的动力学实验数据,建立了 Cu-Ni/γ-Al203催化剂上二甘醇氨化合成吗啉的指数型动力学模型,使用MATLAB对动力学模型参数进行估算。最后,所得到的本征动力学模型:r=22541×exp(62581/RT)C-1.21 EDG C1.47 ammonia,能够通过统计检验,模型计算值与实验值较好的吻合。本征动力学的研究为Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甘醇催化氨化合成吗啉的工业化生产提供理论基础。