丙烯酸甲酯合成的流化床新工艺研究

发布时间：2017-09-29 13:20

  本文关键词：丙烯酸甲酯合成的流化床新工艺研究

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【摘要】：丙烯酸甲酯(MA),一种重要的工业单体,主要用来生产涂料、胶粘剂、塑料和高吸水性树脂(SAP)。在传统工艺上,MA是通过丙烯酸和甲醇的酯化反应制得,前者丙烯酸是通过丙烯两步氧化法制得。然而,由于中间产物(丙烯醛)的毒性加之丙烯成本上涨,大大限制了这种传统工艺的应用。因此,寻求另一种可替代MA的生产工艺迫在眉睫。近些年,国内醋酸(酯)、甲醛(FA)等生产增幅过快,产能过剩。醋酸甲酯(MAC)与FA一步羟醛缩合反应制备MA,工艺流程短,环境友好,是一条绿色的工艺路线。酸碱协同催化剂应用于该反应显示出了良好的催化效果,然而催化剂因积炭结焦失活较快。本文开发和优化了MAC与FA制备MA的流化床新工艺。运用超声浸渍法制备了新型耐磨球形酸碱协同Cs-P/γ-Al_2O_3催化剂。利用XRD、BET、SEM、TEM、TG/DTA、ICP、NH3和CO_2-TPD等方法进行了表征。催化性能评价表明10 wt%Cs-5 wt%P/γ-Al_2O_3催化剂性能最佳,这与其具有较多的弱酸和弱碱位点直接相关。运用响应曲面优化法(RSM)优化流化床新工艺,在最优工艺条件下(反应温度623.0 K,MAC与FA的摩尔比5:1,LHSV 0.66 h-1),MA收率达到39.5 mol%.10 wt%Cs-5 wt%P/γ-Al_2O_3催化剂1000 h稳定性评价实验表明催化活性保持稳定,催化剂磨损导致的形状变化不明显。
【关键词】：羟醛缩合 丙烯酸甲酯 Cs-P/γ-Al_2O_3 流化床 响应曲面优化
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ225.24;TQ051.13
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-28
• 1.1 丙烯酸甲酯应用及合成工艺介绍8-15
• 1.1.1 丙烯酸甲酯简介8
• 1.1.2 丙烯酸(酯)的应用8-9
• 1.1.3 丙烯酸(酯)的产能和市场9-14
• 1.1.3.1 全球产能及市场9-11
• 1.1.3.2 国内产能及市场11-14
• 1.1.4 丙烯酸甲酯的合成工艺14-15
• 1.2 醋酸（酯）法合成丙烯酸（酯）15-21
• 1.2.1 反应机理16
• 1.2.2 催化剂研究进展16-21
• 1.3 流化床新工艺21-22
• 1.4 响应曲面优化法22-26
• 1.4.1 响应曲面优化法简介22
• 1.4.2 Box-Behnken Design22-24
• 1.4.3 RSM模型24-25
• 1.4.4 RSM拟合检验25
• 1.4.5 响应曲面优化法最优值25-26
• 1.5 课题研究意义及主要研究内容26-28
• 1.5.1 研究意义26
• 1.5.2 主要研究内容26-28
• 第2章 实验部分28-37
• 2.1 试剂和仪器28-29
• 2.2 催化剂的制备29
• 2.3 催化剂的表征29-30
• 2.4 催化剂催化性能评价30-37
• 2.4.1 反应产物的分析33-35
• 2.4.2 催化性能的评价标准35-36
• 2.4.3 单因数实验设计36
• 2.4.4 RSM优化实验设计36-37
• 第3章 载体选择37-41
• 3.1 不同载体催化剂的催化性能37-38
• 3.2 不同 γ-Al_2O_3载体磨损性能38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 催化剂物化性能分析与活性评价41-50
• 4.1 X射线粉末衍射（XRD）41-42
• 4.2 差热-热重（TG/DTA）42
• 4.3 N_2-物理吸附（BET）和磨损指数42-44
• 4.4 扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）44-45
• 4.5 全自动程序升温化学吸附（CO_2-TPD和NH_3-TPD）45-47
• 4.6 不同Cs负载量对Cs/γ-Al_2O_3催化活性的影响47-48
• 4.7 不同P负载量对Cs/γ-Al_2O_3催化活性的影响48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第5章 流化床工艺优化50-68
• 5.1 流化床调试50-56
• 5.1.1 流态化介绍50-52
• 5.1.2 流化床工艺参数确定52-56
• 5.1.2.1 操作气速52-55
• 5.1.2.2 循环周期再生条件55-56
• 5.2 工艺条件优化56-66
• 5.2.1 单因数实验优化57-59
• 5.2.2 RSM优化59-66
• 5.2.2.1 RSM优化模型59-62
• 5.2.2.2 因数影响分析62-63
• 5.2.2.3 因数交互作用分析63-66
• 5.2.2.4 RSM最优化检验66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 催化剂稳定性68-71
• 6.1 催化剂长周期评价68-69
• 6.2 反应前后催化剂的形貌和性能分析69-70
• 6.3 本章小结70-71
• 结论与展望71-73
• 结论71
• 展望71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学术论文目录79-80

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本文编号：942234