Cu/ZrO2催化剂用于二乙醇胺脱氢合成亚氨基二乙酸的研究

用共沉淀法制备的Cu/ZrO₂催化剂进行二乙醇胺催化脱氢合成亚氨基二乙酸,分别考察了催化剂用量、原料配比、反应温度、反应压力和反应时间等因素对反应的影响。结果表明,最佳反应条件为:二乙醇胺68.5 g、去离子水140 g、催化剂的加入量为二乙醇胺质量的20%、n(氢氧化钠)∶n(二乙醇胺)=2.3∶1、反应温度170 ℃、反应压力0.8 MPa和反应时间5 h。在此条件下,亚氨基二乙酸收率可达92.3%。催化剂经重复使用8次后,亚氨基二乙酸收率仍然保持在90%以上。     

非晶态合金催化剂用于二乙醇胺氧化合成亚氨基二乙酸

采用自制的非晶态合金催化剂进行二乙醇胺氧化合成了亚氨基二乙酸 ,探讨了催化剂用量、反应温度、反应时间、氢氧化钠用量、反应压力等因素对氧化反应的影响 ,确定了最佳工艺条件 ,并考察了催化剂的重复使用效果     

用于二乙醇胺催化氧化脱氢的Cu-ZrO_2催化剂的制备与表征

采用共沉淀法制备了二乙醇胺催化氧化脱氢生产亚氨基二乙酸二钠盐用的Cu -ZrO2 催化剂。考察了不同制备条件对催化剂催化氧化反应性能和催化剂结构的影响。实验结果表明 ,催化剂中和终止 pH值、Cu与Zr原子的量比以及焙烧温度是影响催化剂性能的主要因素。经TG、XRD和外观分析 ,优质催化剂其中间体铜锆氢氧化物外观呈现亮而脆的绿色、密度大于1 72g/cm3 、热失重温度范围为 15 0～ 5 30℃ ,铜锆氧化物晶体结构呈单一的四面结构     

亚氨基二乙酸的生产试验

通过采用Raney-Cu作为催化剂,催化二乙醇胺脱氢氧化,生产亚氨基二乙酸,找到了这样一种催化剂,能使亚氨基二乙酸的转化率达到90%～95%。对催化剂Raney-Cu进行再生处理后,催化剂可以重复使用。讨论了影响反应和催化剂寿命的因素,包括温度对反应及催化剂的影响,压力对反应的影响,甲酸再生对催化剂寿命的影响。     

用于二乙醇胺脱氢反应的铜锰系催化剂制备条件的研究

研究了铜锰系催化剂并流共沉淀法的制备条件对二乙醇胺催化脱氢反应性能的影响。结果表明，在铜锰原子比为1、溶液浓度0.4 mol·L^-1、沉淀pH为12、沉淀温度70　℃、焙烧温度550 ℃和还原温度210 ℃时，催化剂性能最好。在反应温度150 ℃和压力0.8 MPa，催化剂用量为二乙醇胺质量10%的反应条件下反应 5 h，亚氨基二乙酸盐收率可达93.2%。     

亚氨基二乙酸合成工艺优化

针对目前亚氨基二乙酸合成路线含盐废水排放量大问题,以二乙醇胺、氢氧化钠为原料经氧化脱氢、电渗析法制备了亚氨基二乙酸,合成过程无废水产生,利用单因素-响应面法对合成工艺进行了优化,得到最佳工艺条件为:反应温度160℃,反应压力0.81 mPa,n(氢氧化钠)∶n(二乙醇胺)=2.23∶1,反应时间2.99 h,产品收率92.9%。     

亚氨基二乙酸的合成研究

在非晶态合金催化剂由二乙醇胺和氢氧化钠一步合成亚氨基二乙酸钠，采用双极性膜电渗析和反渗透技术取代现行工艺中亚氨基二乙酸钠转化成亚氨基二乙酸的酸化过程，亚氨基二乙酸总收率≥95％，纯度≥99％，该技术路线成熟可靠，指标优良，有利于促进我国草甘膦除草剂的开发生产。     

用于二乙醇胺脱氢的Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂的制备与表征

以氢氧化钠为沉淀剂,硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝和硝酸氧锆为原料,采用共沉淀法制备出了用于二乙醇胺脱氢制亚氨基二乙酸的Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂,并用物理吸附(BET)和X射线衍射(XRD)对不同种类的铜基催化剂进行了表征,探讨了ZnO和Al2O3的不同比例对催化剂性能的影响。结果表明,同时加入ZnO和Al2O3的Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂具有大的比表面积,Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂具有非晶态结构。该催化剂适宜的反应条件为:w(NaOH)=30%、反应温度160℃、压力1.0 MPa,二乙醇胺转化率可达100%,亚氨基二乙酸收率可达95.61%。     

二乙醇胺脱氢反应动力学研究

二乙醇胺脱氢制亚氨基二乙酸是草甘膦生产中的关键步骤之一。为了研究固体催化剂Raney-Cu催化下二乙醇胺脱氢反应动力学,设计了单因素多水平实验方案,考察二乙醇胺初始浓度、催化剂用量、反应温度、反应压力等因素对反应的影响,在5L高压反应釜中测定了脱氢反应动力学数据。依据脱氢反应的基本原理,提出了二乙醇胺脱氢反应机理,建立了动力学模型:-dCAdt=VcatKAkCA(1+KACA)·VL。利用数值计算方法对实验数据进行非线性拟合,求得动力学参数:k=4.914×1010exp(-7.364×104/RT)mol·(Lcat)-1·h-1,KA=3.308×106exp(-5.450×104/RT)L·mol-1,并且验证其可靠性。结果表明,二乙醇胺脱氢反应由二乙醇胺在催化剂表面的反应所控制,得到的动力学方程在实验范围内是可靠的。     

Raney—Cu催化二乙醇胺脱氢氧化生产亚氨基二乙酸的研究

以Raney-Cu 为催化剂,催化二乙醇胺脱氢氧化,生产亚氨基二乙酸,讨论了影响反应及催化剂寿命的因素。     

不同晶相结构ZrO2负载铜基催化剂用于二乙醇胺脱氢反应

通过制备不同晶相结构〔单斜相(m-ZrO_2)、四方相(t-ZrO_2)和无定型(a-ZrO_2)〕ZrO_2载体,再通过沉积沉淀法制得Cu/m-ZrO_2、Cu/t-ZrO_2和Cu/a-ZrO_2催化剂,分别用于催化二乙醇胺脱氢合成亚氨基二乙酸反应。采用XRD、氮气物理吸附脱附、XPS、H_2-TPR、CO_2-TPD对催化剂的结构进行了表征。结果表明,Cu/m-ZrO_2催化剂界面更加有利于Cu~+/Cu~0稳定存在,具有更多的碱性位点,且抗氧化性较好。在二乙醇胺脱氢反应中,Cu/m-ZrO_2催化剂性能最好,反应时间为2.5 h,亚氨基二乙酸收率为97.64%。     

Cu/CeO2催化剂催化二乙醇胺脱氢制亚氨基二乙酸

以硝酸铜和硝酸铈为原料,采用共沉淀法制备系列Cu/CeO_2催化剂。并用物理吸附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)对催化剂的结构和还原性进行了表征,考察了其在二乙醇胺脱氢制亚氨基二乙酸反应中的催化性能。结果表明,经500℃焙烧、铜铈物质的量比为3∶1的Cu_3Ce_1催化剂还原温度最低,为230℃,且Cu_3Ce_1还原后表面有适量Cu活性中心,Cu_3Ce_1催化剂在二乙醇胺(DEA)脱氢制亚氨基二乙酸的反应中具有较好催化活性。该催化剂最适宜的反应条件为:m(DEA)∶m(Na OH)∶m(H2O)=1.15∶1.00∶2.42,催化剂用量6 g,反应温度180℃,反应压力1.1 MPa,反应时间4 h,搅拌转速600 r/min,Cu_3Ce_1催化剂上二乙醇胺的转化率为99.63%,亚氨基二乙酸选择性为95.73%,Cu_3Ce_1催化剂重复使用9次,无明显失活。     

超重力场共沉淀法制备Cu/ZrO_2催化剂

以硝酸铜、氧氯化锆为原料,以w(NaOH)=20%水溶液为沉淀剂,采用超重力场共沉淀法,制备出用于二乙醇胺脱氢制亚氨基二乙酸的Cu/ZrO2催化剂。通过正交实验获得了较优的催化剂制备条件:超重力场反应器转速为800 r/min、沉淀终点pH=12、陈化时间为5 h、原料n(Zr)∶n(Cu)=2∶1和锆盐初始浓度为0.2 mol/L。在该优化条件下制得的催化剂前驱体,经500℃焙烧5 h、220~240℃还原5 h得到Cu/ZrO2催化剂。将该催化剂用于二乙醇胺催化脱氢性能研究,亚氨基二乙酸钠的收率达97.50%,选择性达98.05%。将该催化剂重复使用5次,平均收率为95.02%,单程失活率为1%~2%,具有较稳定的催化活性和较长的使用寿命。且在实验室小试条件下该催化剂的催化性能优于传统共沉淀法制备的Cu/ZrO2催化剂。     

锰和镧助剂对二乙醇胺氧化脱氢制亚氨基二乙酸Cu/ZrO2催化剂的改性作用

采用共沉淀法制备了掺杂锰、镧的Cu/ZrO2催化剂,考察了锰和镧助剂对Cu/ZrO2催化二乙醇胺氧化脱氢制亚氨基二乙酸性能的影响。采用XRD(X射线粉末衍射),TPR(程序升温还原),N2O滴定,N2吸附-脱附等方法考察了助剂改性后催化剂的结构和表面性质的变化。结果表明,引入锰助剂后催化剂比表面积从105 m2.g-1增大到143 m2.g-1,活性Cu的分散度从36.5%提高到53.6%;镧助剂的引入阻滞了金属Cu的聚集长大,延缓了催化剂晶化速度;锰、镧共同引入时表现出协同作用,不但使活性Cu的分散度提高,同时催化剂晶化速度减慢,从而提高了催化剂循环使用性能。     

磷钨酸铈催化合成棕榈酸和硬脂酸混合酸甲酯

采用磷钨酸铈作为催化剂,在反应温度67 ℃合成棕榈酸和硬脂酸混合酸甲酯反应,研究酸醇物质的量比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响,并在最佳反应条件基础上研究催化剂的循环利用工艺。结果表明,在酸醇物质的量比1∶10、催化剂用量为棕榈酸和硬脂酸混合酸质量的8%、反应时间4 h和催化剂重结晶后循环利用10次条件下,棕榈酸和硬脂酸混合酸转化率均≥96.0%,催化剂反应前后的IR和XRD表征发现,催化剂均为Keggin型结构,未发生变化,表现出良好的催化活性。     

Liquid-phase catalytic oxidation of unsaturated fatty acids

Liquid-phase catalytic oxidation of oleic acid with hydrogen peroxide in the presence of various transition metal/metal oxide catalysts was studied in a batch autoclave reactor. Azelaic and pelargonic acids are the major reaction products. Tungsten and tantalum and their oxides in supported and unsupported forms were used as catalysts. Alumina pellets and Kieselguhr powder were used as supports for the catalysts. Tungsten, tantalum, molybdenum, zirconium, and niobium were also examined as catalysts. Tertiary butanol was used as solvent. Experimental results concluded that tungsten and tungstic oxide are more suitable catalysts in terms of their activity and selectivity. The rate of reaction observed in the case of supported catalysts appears to be comparable or superior to that of unsupported catalysts. In pure form, tungsten, tantalum, and molybdenum showed strong catalytic activity in the oxidation reaction; however, except for tantalum the other two were determined to be economically unfeasible. Zirconium and niobium showed very little catalytic activity. Based on the experimental observations, tungstic oxide supported on silica is the most suitable catalyst for the oxidation of oleic acid with 85% of the starting oleic acid converted to the oxidation products in 60 min of reaction with high selectivity for azelaic acid.     

Using vanadium catalysts for the oxidation of hydrogen chloride with molecular oxygen

Regeneration of chlorine by oxidation of hydrogen chloride is an important problem in the production of chloroorganic products. The known catalysts for this reaction are insufficiently active and typically not stable enough, while data on the use of V catalysts for this process are absent. Here we report on our study of the stability and catalytic activity of the industrial sulfuric acid production sulfate-promoted vanadium catalyst IK-1-6 in the process of oxidation of hydrogen chloride with molecular oxygen. Under conditions of low conversion (less than 15%) with the reaction in the external diffusion region, the catalyst activity attained 660 g/(kg cat h) at 400°C, and the mass loss rate of the catalyst was (due to the formation of volatile vanadyl chloride) 4.6 % per hour, based on vanadium. Under high conversion conditions (over 60%), the vanadyl chloride formed in the top layer of the catalyst was hydrolyzed and precipitated on subsequent layers as the conversion of the reaction mixture increased, leading to a redistribution of vanadium over the catalyst bed height and hindering its removal form the reactor. The stable operation of the catalyst can be ensured by intermittently changing the flow direction of the reactant gas in the catalytic reactor or using an array of several reactors connected in series, intermittently changing their places in the inlet-outlet chain. Our results show that the industrial sulfate-promoted vanadium catalysts for the oxidation of sulfur dioxide are more active and stable than all known catalysts of the Deacon process (except for ruthenium catalysts) and could be used for catalytic oxidation of hydrogen chloride.     

苯酐生产中催化剂的使用

在苯酐生产的氧化反应中,使用04-66型苯酐催化剂,通过催化剂诱导期操作,以及正常苯酐生产过程的研究,掌握如何进行控制盐温、风量和负荷,以保持催化剂的活性,从而达到提高苯酐收率和保证产品质量的目的。