ZSM-5催化劑的改性及其在乳酸脫水合成丙烯酸中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文針對(duì)提高乳酸脫水制備丙烯酸中丙烯酸選擇性和催化劑穩(wěn)定性的目標(biāo)，以HZSM-5分子篩為母體，先采用堿對(duì)H-ZSM-5進(jìn)行處理，再在堿改性的基礎(chǔ)上用磷酸鹽和硝酸鹽進(jìn)行復(fù)合改性得到改型催化劑，并進(jìn)行反應(yīng)優(yōu)化研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)本文首先用NaOH溶液對(duì)H-ZSM-5分子篩進(jìn)行處理，以消除分子篩表面不利于生成丙烯酸的強(qiáng)酸性位點(diǎn)，并將所得到催化劑用于乳酸氣相脫水生成丙烯酸反應(yīng)中，考察堿處理濃度對(duì)催化劑的催化性能影響。結(jié)果表明，

2、堿處理濃度能調(diào)變ZSM-5分子篩的酸強(qiáng)度和酸量;當(dāng)NaOH溶液濃度為0.5mol/L時(shí)，得到的改性催化劑的結(jié)構(gòu)較完整，m/w的值（中強(qiáng)酸和弱酸的數(shù)量比）較高，因而催化劑的催化性能最佳。
　　(2)以上一章的0.5mol/L NaOH溶液改性所得催化劑為母體，用一系列不同種類(lèi)的磷酸鹽(NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改性。研究結(jié)果表明，Na2HPO4溶液改性后的催化劑對(duì)丙烯酸的選擇性最好，經(jīng)不同濃度Na2

3、HPO4溶液處理改性考察得知，當(dāng)Na2HPO4浸漬濃度為0.5mol/L時(shí)，改性所得催化劑的丙烯酸選擇性最高，可達(dá)為77.9％。對(duì)反應(yīng)的參數(shù)，如溫度、進(jìn)料流速和進(jìn)料濃度，進(jìn)行了優(yōu)化考察，確定最佳的反應(yīng)參數(shù)為:反應(yīng)溫度為350℃，進(jìn)料液乳酸濃度為30wt％，進(jìn)料空速為4h-1，載氣N2流速為35mL/min。在此最佳條件下測(cè)試了催化劑的穩(wěn)定性和再生性，研究結(jié)果表明:在最佳條件下，乳酸轉(zhuǎn)化率為96.9％，丙烯酸的選擇性為77.9％，運(yùn)行52

4、h后，乳酸的轉(zhuǎn)化率依然在88％，丙烯酸的選擇性也在65％。
　　(3)為了進(jìn)一步改進(jìn)催化劑的穩(wěn)定性，嘗試了在催化劑進(jìn)行Na2HPO4浸漬之前，先對(duì)催化劑進(jìn)行金屬鹽負(fù)載，并考察了改性方式、陰離子的種類(lèi)、陽(yáng)離子的種類(lèi)、硝酸鈣的負(fù)載量、焙燒溫度等對(duì)催化劑的催化性能的影響。結(jié)果表明:最佳的改性鹽類(lèi)為Ca(NO3)2，負(fù)載法比離子交換要好，最佳負(fù)載量為4％、焙燒溫度為400℃。在最佳改性條件下，乳酸轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到96.6％，丙烯酸選擇性可達(dá)