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环己酮是己内酰胺生产工业中的重要中间体,同时,环己酮还广泛用作有机溶剂、合成橡胶以及工业涂料等,是石油化工和精细化工领域的一种重要产品。由于采用由环己醇脱氢法制备环己酮的工艺过程副反应少,操作容易、收率高,比较安全,因此,工业生产中采用脱氢法比较广泛。而其技术的关键是开发高效、经济的环己醇脱氢催化剂。
本文采用硝酸铜﹑氧氯化锆为原料,配制n(Zr) :n(Cu)=(1~4):1的溶液,以w(NaOH)=15%溶液为沉淀剂,利用共沉淀法,制备出了用于环己醇脱氢的新型Cu/ZrO2催化剂。在此基础上,系统考察了锆铜比、焙烧温度、还原温度和时间等催化剂制备条件对环己醇脱氢反应的影响,并分别考察了铁、镁、镍、铬等微量金属元素对催化剂活性的影响。通过L16(45)正交试验,确定了催化剂制备过程的适宜锆铜摩尔比、锆盐共沉淀初始浓度、共沉淀终点pH值、沉淀物焙烧温度和时间分别为:n(Zr):n(Cu)=2:1、锆盐初始浓度为0.2mol·L-1、焙烧时间为5h、焙烧温度为400℃、滴定终点pH值为12。
对环己醇脱氢催化剂进行了反应工艺条件的试验研究,确定了以230℃为催化剂的还原温度。反应温度升高对环己酮的收率有利,但超过一定温度范围收率反而下降;在优化条件下制得的催化剂用于环己醇脱氢,环己酮产品收率达85%,选择性近100%;另外还考察了反应压力对环己酮的收率和选择性的影响。最后对Cu/ZrO2催化剂的重复使用率也进行了考察。