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γ-丁内酯及其下游衍生物被广泛用于石油化工、纺织、香料、农药和医药等工业领域,是十分重要的精细化工产品和用途广泛的化工中间体。传统顺酐加氢和1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯的生产工艺中存在一些不可避免的缺点,如易导致局部反应温度过高或过低,使深度加氢和氢解反应加剧从而降低目的产物的选择性,氢气的回收利用增加生产能耗等问题。而顺酐加氢与1,4-丁二醇脱氢耦合工艺制备γ-丁内酯,具有热能利用率高、节约氢源以及反应条件易于控制等优点,是一种极有潜力的新工艺。本课题主要从催化剂制备和工艺条件两方面对顺酐加氢与1,4-丁二醇脱氢耦合工艺进行了研究。本文主要考察了制备方法,组分比例不同对Cu/Zn/Al催化剂在耦合反应中性能的影响。实验结果表明,并流共沉淀法和络合物共沉积法制备的Cu/Zn/Al催化剂均具有良好的催化效果。当Al含量为20%(mol含量),Cu/Zn摩尔比在0.5~2时,所制备的Cu/Zn/Al催化剂对γ-丁内酯有较高选择性,当Cu/Zn=3:2(mol:mol)时,Cu/Zn/Al催化剂在耦合反应中性能最佳。本文对制备的Cu/Zn/Al催化剂进行了TPR、XRD、BET表征。结果表明,ZnO的加入可以降低催化剂还原温度,提高催化剂的表面积,使CuO在催化剂表面高度分散。本文通过正交实验对反应工艺条件进行了优化。研究结果表明,温度、空速及氢/料比等因素对1,4-丁二醇的转化率影响较小,而对γ-丁内酯选择性影响较大。其中,温度和氢/料比是影响γ-丁内酯选择性的显著因素。耦合反应制备γ-丁内酯最佳工艺条件为温度240℃,空速0.12h-1,氢/料比50。该条件下顺酐转化率100%,1,4-丁二醇转化率大于99%,γ-丁内酯选择性达96%。本文通过TPSR实验发现,1,4-丁二醇脱氢反应生成的活性氢可直接用于顺酐加氢反应,而且H2气氛有利于1,4-丁二醇脱氢生成γ-丁内酯,也利于耦合反应中主反应的进行,并可有效抑制1,4-丁二醇脱水及产物氢解等副反应的进行。