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本文采用浸渍法,对硅胶、中性氧化铝和分子筛进行改性制备了一系列杂多酸负载型催化剂,之后选取了活性较好的两种载体即6#和8#催化剂载体制备了不同负载量的催化剂。采用IR、XRD和TPD等手段对催化剂的物化性质进行了表征,并在间歇反应器中测定了催化剂的酯化活性。
不同载体对负载杂多酸催化剂的催化活性有很大影响,催化剂催化活性的高低与杂多酸和载体表面之间的相互作用有关,当载体表面羟基呈酸性时,载体才会和杂多酸发生相互作用,从而使得其活性增强。不同载体其催化活性大小的顺序为:硅胶>分子筛>中性氧化铝。酸性载体制得的负载型杂多酸催化剂,较原载体酸量均增大,酯化活性有很大提高。相同载体杂多酸负载量不同,其催化活性也不相同。随着负载量的增加,负载催化剂的催化活性不断增加,但是增加的幅度在逐渐减小,负载量以不超过30﹪为宜。相同载体负载杂多酸催化剂的催化活性和载体的比表面积有关,呈顺变关系,即载体比表面积越大,负载后催化剂的催化活性越高。
在高度为2000mm的Φ30mm催化精馏塔中,以Hβ沸石做催化剂,将乙酸和正丁醇直接合成乙酸正丁酯.采用Hβ分子筛作催化剂,摸索出比较好的酯化催化精馏的工艺条件为:乙酸在Z3即第11块理论板进料,正丁醇在Z6第23块理论板进料,回流比R=2.5,正丁醇进料空速为0.64h-1,填料为CIS-16,催化剂装填方式为Ⅰ(提馏段):Ⅱ(反应段):Ⅲ(精馏段)三段高度比为1:1:1。在此工艺条件下,连续反应8h,塔釜乙酸正丁酯含量为98.64﹪(w﹪),塔顶有机相酯含量为71.84﹪(w﹪),酯总收率为91.5﹪(mol﹪);采用自制的9#杂多酸负载催化剂连续反应21h,塔釜乙酸正丁酯含量为100﹪(w﹪),塔顶有机相酯含量为77.37﹪(w﹪),酯总收率为92.7﹪(mol﹪)。