磺酸树脂催化甲缩醛一步羰化制高附加值甲氧基乙酸甲酯

甲氧基乙酸甲酯(MMAc)是重要的精细化学品,同时是拟开辟的由合成气间接法制乙二醇的中间产物。鉴于文献报道的甲缩醛(DMM)气相羰化制MMAc存在CO与DMM比例过高(100),CO一次转化率过低(0.5%)等缺点,采用釜式反应器,系统研究液相DMM羰基化反应过程中诸多因素,如溶剂种类、不同牌号磺酸树脂催化剂、反应温度、压力、反应时间、催化剂前处理等因素对DMM转化率以及产物MMAc选择性的影响。环丁砜显著提高了CO在液相中的溶解度,并有效抑制醛基游离以及DMM歧化反应,使DMM最大限度地向羰化反应方向进行。采用H-Y分子筛为催化剂,在反应温度120℃,初始反应压力3.0 MPa时,MMAc选择性仅为5%,而以磺酸树脂为催化剂时,MMAc选择性可以达到45%,说明磺酸树脂催化剂比H-Y分子筛具有更强的羰化能力。DMM在H-Y分子筛微孔表面更易发生歧化反应,导致二甲醚选择性大于90%。DMM转化率随反应温度、压力的增高和反应时间的增长而增大,MMAc选择性随反应时间增长和压力增高而提高、随着反应温度的升高先提高后降低。随着催化剂前处理温度升高,树脂催化剂中吸附的水含量逐渐减少,MMAc选择性逐步提高,但过高温度会导致催化剂孔道塌陷、表面结焦,羰化效果变差。以环丁砜为溶剂,D-009B树脂为催化剂,反应温度110℃、压力5 MPa、反应6 h,DMM转化率接近100%,MMAc选择性达到74.32%,显示较好的工业应用前景。     

环丁砜处理磺酸树脂高效催化聚甲氧基二甲醚合成

聚甲氧基二甲醚(DMM3～7)作为柴油添加剂可提高柴油十六烷值和燃料利用率,具有广阔应用前景。以环丁砜处理后的磺酸树脂为催化剂,用于甲缩醛(DMM)和三聚甲醛(TOX)合成DMM3～7反应,系统地研究了不同条件因素对反应过程中原料转化率和产物选择性的影响,并推断了反应机理。发现:反应体系中含有不同微量(mg/kg级) H_2O对原料转化率和产物选择性影响较大;当H_2O含量超过一定值时,有白色沉淀多聚甲醛(PF)生成,PF选择性随H_2O含量增加而增大,同时生成大量甲醇,导致目标产物DMM3～7选择性降低。创新地采用环丁砜对酸性磺酸树脂NKC-9进行脱水处理,使固体催化剂表面及孔道吸附H_2O含量从2154 mg/kg显著降至198 mg/kg;同时使用13X分子筛对原料DMM进行吸附脱水处理,使DMM中H_2O含量从710 mg/kg明显降至54mg/kg。当反应温度313 K (40℃)、反应2 h、压力1.0 MPa、DMM与TOX质量比2/1时,DMM和TOX转化率以及DMM3～7质量选择性分别从48.27%、88.41%以及45.27%显著提升至52.91%、93.34%和61.58%。与文献报道的数据相比,改性后的磺酸树脂在低温下即表现出极佳的催化效果,DMM3～7质量选择性突破60%。     

环丁砜处理磺酸树脂高效催化聚甲氧基二甲醚合成

聚甲氧基二甲醚（DMM_3～7）作为柴油添加剂可提高柴油十六烷值和燃料利用率,具有广阔应用前景。以环丁砜处理后的磺酸树脂为催化剂,用于甲缩醛（DMM）和三聚甲醛（TOX）合成DMM_3~7反应,系统地研究了不同条件因素对反应过程中原料转化率和产物选择性的影响,并推断了反应机理。发现：反应体系中含有不同微量（mg/kg级）H₂O对原料转化率和产物选择性影响较大;当H₂O含量超过一定值时,有白色沉淀多聚甲醛（PF）生成,PF选择性随H₂O含量增加而增大,同时生成大量甲醇,导致目标产物DMM_3~7选择性降低。创新地采用环丁砜对酸性磺酸树脂NKC-9进行脱水处理,使固体催化剂表面及孔道吸附H₂O含量从2154 mg/kg显著降至198 mg/kg;同时使用13X分子筛对原料DMM进行吸附脱水处理,使DMM中H₂O含量从710 mg/kg明显降至54 mg/kg。当反应温度313 K（40℃）、反应2 h、压力1.0 MPa、DMM与TOX质量比2/1时,DMM和TOX转化率以及DMM_3～7质量选择性分别从48.27%、88.41%以及45.27%显著提升至52.91%、93.34%和61.58%。与文献报道的数据相比,改性后的磺酸树脂在低温下即表现出极佳的催化效果,DMM_3～7质量选择性突破60%。     

固载化离子液体催化环氧乙烷和二氧化碳合成碳酸乙烯酯

用溴化1-羟乙基-3-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯4种单体共聚合成了高分子离子液体催化剂,表征了其结构. 将该催化剂固载到分子筛上制成固体颗粒催化剂,催化环氧乙烷(EO)与CO2合成碳酸乙烯酯(EC)的反应,考察了反应时间、温度、压力、催化剂用量对EO转化率及生成EC选择性的影响. 结果表明,在反应时间4 h、温度403.15 K、压力2.5 MPa、催化剂与环氧乙烷质量比9%的条件下,EO转化率为95%, EC选择性为98%,催化剂在循环使用10次后,EO转化率无明显下降,EC选择性接近100%. 该反应为一级反应,动力学方程为r=-dCEO/dt=9.872×104e-52.00/(RT)CEO.     

铝源对HZSM-5分子筛中骨架铝落位及其甲缩醛气相羰基化性能的影响

通过调控铝源合成了四种HZSM-5分子筛，并将其应用于催化甲缩醛(DMM)气相羰基化合成甲氧基乙酸甲脂(MMAc)反应。结果表明，改变合成凝胶体系中的铝源种类，可以制备出织构性质、酸性特征相近，但骨架铝分布不同、催化羰基化性能迥异的HZSM-5分子筛。其中，使用硝酸铝与硫酸铝作为铝源制备的分子筛HZ-N与HZ-S表现出更为优异的催化活性，HZ-N对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为25.3%与58.9%,HZ-S对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为28.7%与64.6%。采用Co-ZSM-5的UV-vis-DRS与²⁷Al MAS NMR等表征手段详细分析证实，硝酸铝与硫酸铝作为铝源时，更多的骨架铝优先落位于HZSM-5分子筛交叉孔道，其在催化DMM羰基化反应过程中起主导作用，落位比例高，更有利于反应的进行，反之可能导致较低的DMM转化率以及更高的副产物选择性。     

酸催化甘油醚化合成甘油烷基醚反应的研究

以甘油和异丁烯为原料合成甘油烷基醚,考察阳离子交换树脂Amberlyst-15(dry)、Amberlyst-35(dry)、DFHS-6、分子筛H-Y(6)、ZSM-5(25)、H-Beta(15)及PTSA(对甲苯磺酸)等7种酸性催化剂以及催化剂用量、反应温度、搅拌转速、甘油/异丁烯摩尔比、反应时间、反应压力对反应的影响。结果表明,最佳催化剂为Amberlyst-35(dry),最佳工艺条件为:反应时间5 h,反应温度90℃,甘油/异丁烯摩尔比1∶4,反应压力3 MPa,搅拌转速500 r/min,催化剂用量为甘油质量的7%。在此条件下,甘油转化率可达96.4%,醚类化合物收率达77.4%。     

CuBr2-吡啶离子液体催化甲醇液相一步氧化生成甲缩醛

考察了以CuBr_2与具有不同烷基支链和阴离子类型的吡啶离子液体组成的催化剂体系对甲醇一步液相氧化合成甲缩醛(DMM)的催化性能,发现CuBr_2-N-乙基吡啶溴盐催化性能最好。考察了不同催化剂组成、催化剂浓度、反应温度、氧气压力、反应时间对甲醇一步液相氧化合成甲缩醛反应的影响,得到的最佳反应条件为:n(CuBr_2)/n(N-乙基吡啶溴盐)=1.0、催化剂质量浓度为40 g/L、反应温度130℃、氧气压力3 MPa和反应时间4 h,在该条件下甲醇转化率达到26.1%,DMM选择性达到95.0%。CuBr_2-N-乙基吡啶溴盐重复使用9次后,甲醇转化率为22.2%,DMM选择性为91.2%,催化活性仍然保持稳定。     

聚甲氧基二甲醚合成工艺研究

以甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的反应体系为研究目标,筛选了HZSM-5分子筛为催化剂,考察了原料配比、反应温度、反应时间、催化剂用量对反应结果的影响。优化的反应条件为:甲缩醛和三聚甲醛质量比为2/1、反应温度为70℃、反应时间为2~4 h、催化剂用量为1.5%。在此条件下,三聚甲醛转化率大于95%,柴油有效添加组分DMM3-4的选择性为42%以上。循环实验表明,该催化剂结构稳定、性能优良,在5次循环使用中原料转化率和产物选择性未见有明显下降。     

三相搅拌反应釜中合成气直接制二甲醚

在三相搅拌反应釜中,以医用石蜡油为惰性液相介质,以铜基催化剂与改性分子筛组成固相复合催化剂,以合成气为原料气,研究了CO、CO2、H2一步法合成二甲醚（DME）的催化反应,考察了温度、压力、原料气组成对反应结果的影响。研究结果表明,反应温度提高或反应压力提高,CO与CO2的总转化率增加,二甲醚的选择性增加;含有一定比例CO2的原料气,碳总转化率较大,二甲醚选择性较高。     

耐硫甲烷化催化剂的研究

煤制天然气采用耐硫甲烷化催化剂,减小了反应设备体积,对节省投资和降低能耗有积极意义。采用等体积浸渍法制备系列Mo-Ni/γ-Al2O3耐硫甲烷化催化剂,并对催化剂活性及耐硫性进行评价,考察浸渍液中不同Co和W元素添加量对催化剂活性的影响。结果表明,耐硫甲烷化催化剂活性中心MoS2和WS2的生成有利于提高CO转化率和CH4选择性,促进合成气生成CH4,Co的添加不利于提高催化剂的CO转化率和CH4选择性,而W元素的添加有利于提高催化剂的CO转化率和CH4选择性。在反应温度550℃、压力2 MPa和空速1 800 h-1条件下,n（H2）∶n（CO）=1∶1时,CO转化率为64.24%,CH4选择性为52.00%。n（H2）∶n（CO）=3∶1时,CO转化率为77.90%,CH4选择性为68.41%。     

ZSM-5分子筛形貌及硅铝比对甲缩醛气相羰基化反应性能的影响

通过调控合成方式、改变原料比例,制备纳米棒状、纳米球状、椭球状、圆柱状及棋子状等不同形貌及硅铝比的ZSM-5分子筛,并对其催化甲缩醛气相羰基化反应性能进行详细考察。在110℃、0.6 MPa、CO与甲缩醛流速分别为100 mL·min-1和0.035 mL·min-1条件下,硅铝物质的量比为30的棋子形ZSM-5分子筛表现出最佳的催化活性,甲缩醛转化率达31.9%,目标产物甲氧基乙酸甲脂选择性为21.4%。通过XRD、SEM、XRF、Py-FTIR、NH 3-TPD以及27 Al MAS NMR等对合成的分子筛进行详细表征,发现调控分子筛形貌及硅铝物质的量比可改变ZSM-5分子筛的酸性特征,并改变分子筛骨架中活性铝物种分布。适量的中强B酸酸位及分子筛交叉孔道内较高比例的活性铝物种分布可能是硅铝物质的量比30的棋子形ZSM-5分子筛表现出较好催化活性的原因。     

PdCl_2-CuCl_2/AC催化乙醇氧化羰化合成碳酸二乙酯工艺条件的研究

碳酸二乙酯(DEC)是一种主要的碳酸酯,可以作为有机合成的中间体、溶剂以及油品添加剂使用。该文以三苯基膦PdC l2-CuC l2负载活性炭作催化剂,通过连续流动气固相反应床,对乙醇直接气相氧化羰化合成DEC的反应进行了研究。结果表明:在消除内外扩散的条件下,开始随着反应温度的升高,乙醇的转化率逐渐升高到25%,当温度超过443 K时,DEC的选择性下降到91%;反应压力越高,乙醇的转化率越大,但DEC的选择性保持在93%;CO和O2的摩尔比控制在4~8有利于DEC的合成;空速控制在1 260~2 500 h-1时对乙醇的转化率和DEC的选择性影响不大,分别稳定在30%和95%左右,但DEC的时空产率变化明显,从27 g DEC/(L ca.th)增加到203 g DEC/(L ca.th)。     

甲醛低聚反应研究

以甲缩醛为原料合成聚缩醛二甲醚,考察了催化剂、反应温度、物料配比、反应时『司、搅拌转速等因素对反应的影响。结果表明：以树脂为催化剂,催化剂用量5、vt％左右,甲醛和甲缩醛的摩尔比为1．0～1．5：1,反应温度96～105℃,搅拌转速为600～800r／min,通入的N2初始压力0．8～1．0MPa。在此条件下反应4～6h,反应转化率达到65％左右,选择性为90％左右。     

合成气甲烷化制替代天然气热力学分析

根据热力学分析建立了等温条件和绝热条件下的合成气甲烷化的热力学模型,选取CO甲烷化反应、水汽变换反应、CO歧化反应为独立反应,CO、CH4和H2O为关键组分.基于此热力学模型可以得到等温条件下的输出气体组成、CO转化率与CH4选择性和绝热条件下的输出气体温度、组成、CO转化率与CH4选择性.并在绝热条件下讨论了输入温度...     

载体制备方法对Ni/ZrO_2催化剂顺酐液相加氢性能的影响

分别以水和甲醇为溶剂制备晶粒尺寸基本一致的四方相ZrO_2,通过浸渍法制备Ni质量分数10%的Ni/ZrO_2-W(水为溶剂)与Ni/ZrO_2-M(甲醇为溶剂)催化剂,考察其催化顺酐液相加氢性能。采用BET、XRD、H_2-TPR、H_2-TPD和in situ FT-IR对催化剂进行表征。结果表明,以甲醇为溶剂制备的ZrO_2比表面积明显小于以水为溶剂制备的ZrO_2,但Ni/ZrO_2-M催化剂存在强的金属-载体相互作用,其活性金属分散度以及C=O加氢活性明显高于Ni/ZrO_2-W催化剂。在反应温度210℃和氢压5 MPa条件下反应3 h,Ni/ZrO_2-M催化剂上顺酐转化率几乎100%,γ-丁内酯选择性为22.8%,Ni/ZrO_2-W催化剂上γ-丁内酯选择性仅为2.5%。     

液相法甲醇氧化羰基化合成DMC的工艺条件研究

液相法甲醇氧化羰基化合成ＤＭＣ工艺，已于８０年代初经ＥＮＩ公司开发成功。国内目前也正积极研究开发。本文仅就此工艺中搅拌转速、氧含量、催化剂的影响等问题进行讨论。结果表明：在选定的条件下（反应温度９０℃～１５０℃，反应压力１Ｍｐａ～５．０Ｍｐａ），生成ＤＭＣ的选择性，以甲醇计为９９％以上，以ＣＯ计为７８％以上；甲醇转化率≥２０％；催化剂生产能力在０．２５ｇ～０．３５ｇ（ＤＭＣ）／ｈｇ（ｃａｔ）范围内；催化刘可再生反复使用。     

ION-EXCHANGE RESIN–CATALYZED SYNTHESIS OF POLYOXYMETHYLENE DIMETHYL ETHERS: A PRACTICAL AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY WAY TO DIESEL ADDITIVE

Polyoxymethylene dimethyl ethers (PODE_n) were synthesized via the reaction between dimethoxymethane (DMM) and trioxymethylene catalyzed by CT175, a macroporous strongly acidic cation-exchange resin. The influences of reaction conditions such as catalyst types, reaction temperature, time, pressure, catalyst dosage, and mass ratio of DMM to trioxymethylene were also investigated. Under the optimized conditions of m(dimethoxymethane):m(trioxymethylene) = 2.5:1, CT175 (7.5 wt.%), 90°C, 0.5 h, and 1.5 MPa, the conversion of trioxymethylene and the selectivity to PODE_3-8 was obtained as high as 89.0% and 64.2%, respectively. Moreover, the resin catalyst can be reused up to 20 times without obvious change in its activity. The 100% atom efficiency, green reaction process, mild reaction conditions, as well as easy workup make the protocol advantageous and acceptable.     

负载型纳米钌催化剂催化加氢合成间苯二胺工艺研究

以高分子/二氧化硅双重负载的纳米钌为催化剂,由间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺,考察了反应温度、压力、催化剂用量、溶剂等对催化反应的影响,同时对催化剂的稳定性进行了研究。结果表明,该催化剂具有很高的催化活性,以甲醇为溶剂,间二硝基苯初始浓度0.5 mol/L,温度80℃,压力1.5MPa,反应1.5 h后间二硝基苯转化率和间苯二胺选择性分别达到95.6%和99%以上;同时,催化剂具有良好的稳定性,经过25次套用实验后,催化剂的反应性能未发生明显变化。     

预处理对Ru/Al_2O_3催化马来酸二甲酯加氢影响

采用吸附-沉淀法制备负载Ru质量分数为1.0%的Ru/Al_2O_3催化剂,以马来酸二甲酯催化加氢合成丁二酸二甲酯为探针反应,详细考察预处理条件对Ru/Al_2O_3催化剂加氢性能的影响,并对其进行XRD、TEM和H2-TPR表征。结果表明,焙烧温度越高,催化剂催化活性越低;直接还原活化所得催化剂活性高于空气中焙烧后还原活化所得催化剂。以甲醇为溶剂,在70℃和1.0 MPa条件下,直接还原活化所得Ru/Al_2O_3催化剂上马来酸二甲酯转化率达100%,丁二酸二甲酯选择性约100%。相同时间内,空气焙烧后还原活化所得Ru/Al_2O_3催化剂上马来酸二甲酯转化率接近25%,继续延长反应时间,马来酸二甲酯转化率几乎不变。经高温焙烧还原后,活性组分Ru烧结;直接还原活化后,活性组分Ru高度分散。