氧化羰基化合成碳酸二苯酯磁性催化劑制備及其在磁流化床中流動特性研究.pdf

1、碳酸二苯酯(Diphenyl Carbonate, DPC)作為合成工程塑料聚碳酸酯(PolyCarbonate, PC)的主要中間體，具有很高需求量。目前DPC合成方法主要有光氣法、酯交換法以及苯酚氧化羰基化法。苯酚氧化羰基化法是在催化劑作用下將苯酚與一氧化碳、氧氣一步合成 DPC，生成副產(chǎn)物為綠色無污染的水，該方法原子利用率非常高，符合綠色化工發(fā)展要求，非常具有發(fā)展前景。
　　氧化羰基化合成DPC分為均向催化和非均相催化二種工

2、藝，均相催化存在嚴重腐蝕設備、分離困難等缺點，逐漸被非均相催化取代。非均相催化研究熱點目前主要集中在催化助劑及載體的選擇上，催化反應多在間歇反應釜或固定床中進行，反應過程中存在傳質(zhì)傳熱差，壓降大等問題。磁穩(wěn)定流化床反應器兼具固定床和流化床優(yōu)點，能改善反應過程中傳質(zhì)傳熱狀況，提高催化反應效率。本研究主要為磁流化床應用到羰基化合成DPC作準備工作，研究主要內(nèi)容包括：通過數(shù)值模擬和冷模實驗探討所設計的磁流化床的物料流動特性；設計制備一種兼有適

3、宜催化活性和磁學性質(zhì)、適用于所設計磁流化床反應器的磁性催化劑。
　　磁流化床數(shù)值模擬部分：使用GAMBIT建立一個二維模型，將模型導入 Fluent計算軟件中使用歐拉模型將固相La0.5Pb0.5MnO3擬流體化，設定實驗中氣液固三相的物性參數(shù)，選用標準的k-ε湍動模型，利用Fluent中外接用戶自定義（UDF）模型導入磁場，建立一套適用于三相磁流化床計算模型。運用建立的模型對不同條件下磁流化床流動狀態(tài)進行模擬計算。模擬結果表明，

4、以氣相推動磁流化床中，床層進入完全流化狀態(tài)后，床層總壓降保持穩(wěn)定；由于液體流速遠小于氣體流速，對流化床固相顆粒分布影響較小，增大液體流速反而不利于床層流化；床層底部布風板開孔率越高越利于床層流化，床層總壓降越??；增強磁場強度能起到穩(wěn)定固相顆粒、阻礙顆粒被流體帶出作用。
　　冷模實驗部分：運用高斯計對床層磁場強度進行了測量，結果表明所設計的磁流化床床層內(nèi)磁場分布很不均勻，磁場強度與勵磁線圈匝數(shù)相關，床層內(nèi)磁場強度最大值可以通過改變電

5、流大小進行調(diào)節(jié)；測定了不同條件下改變氣體流速對床層壓降影響圖，分析得到了不同操作條件下床層最小流化速度Umf，考察了不同操作條件對最小流化速度影響，結果表明增大液相流速UL、增大外加磁場強度H及減小分布板開孔率都會導致流化床的最小流化速度Umf的增加；測量了氣體流速對床層內(nèi)平均氣相含率的影響，結果表明床層內(nèi)平均氣相含率都隨氣體流速增大而增大，近似成直線關系。
　　磁性催化劑制備部分：運用沉淀法將兩種磁性載體La0.5Pb0.5Mn

6、O3與MnFe2O4粘結制備出一種新的復合載體MnFe2O4-La0.5Pb0.5MnO3@Al2O3，通過VSM、H2-TPR等測試手段考察了復合載體中兩種不同磁性材料配比對載體磁學性能和氧化還原性能的影響，結果表明La0.5Pb0.5MnO3含量降低會導致載體氧化還原性能的降低，其負載Pd所制備的催化劑活性也降低；MnFe2O4磁學性質(zhì)優(yōu)于La0.5Pb0.5MnO3，可以通過提高其含量來增強復合載體的比飽和磁化強度。綜合磁學性能和