苯甲酸甲酯加氫制備苯甲醛動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、苯甲醛是一種重要的有機(jī)中間體，用途廣泛。苯甲酸及苯甲酸甲酯加氫制備苯甲醛，反應(yīng)簡(jiǎn)單，無(wú)污染，產(chǎn)品不含氯，因而備受?chē)?guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注。目前對(duì)該加氫反應(yīng)的催化劑及反應(yīng)的工藝條件已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，并提出了加氫反應(yīng)的機(jī)理，但是對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的報(bào)道卻極少。本論文在苯甲酸甲酯加氫工藝及催化劑研究基礎(chǔ)上，結(jié)合已報(bào)道的反應(yīng)機(jī)理，提出了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，力求為今后的研究工作奠定基礎(chǔ)。
　　 本論文在本實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)展的苯甲酸甲酯固定床低氫酯比催

2、化加氫工藝及催化劑研究基礎(chǔ)之上，選擇浸漬法制備的4％Li3％Cr修飾的25％ZnO/MnO/γ-Al2O3催化劑，進(jìn)一步開(kāi)展了該氣固相催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究。該催化劑具有良好的催化性能，在常壓、420℃、停留時(shí)間為250 g·h·mol-1、氫酯比為1.5的條件下，轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.67％，選擇性達(dá)到85.31％。
　　 本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究是在消除內(nèi)、外擴(kuò)散的影響下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：為了消除內(nèi)、外擴(kuò)散的影響，催化劑顆粒必須小于0

3、.84 mm，苯甲酸甲酯進(jìn)樣量必須大于0.0667 mol·h-1。
　　 在常壓、反應(yīng)溫度400～430℃、進(jìn)料氫酯比1.5～3、停留時(shí)間為0～210g·h·mol-1條件下，測(cè)定了各反應(yīng)條件下產(chǎn)物的組成，從而計(jì)算出苯甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的選擇性，進(jìn)而得到產(chǎn)物中各組分的摩爾分壓。分別探討了溫度、進(jìn)料氫酯比和停留時(shí)間對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物組成的影響；通過(guò)分析產(chǎn)物組成，合理簡(jiǎn)化了該復(fù)雜反應(yīng)體系，在動(dòng)力學(xué)模型中只考慮了苯甲醛加氫生成苯甲醇的

4、副反應(yīng)。
　　 根據(jù)在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下苯甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100％，所以可認(rèn)為該加氫反應(yīng)是不可逆反應(yīng)；根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，苯甲醛加氫生成苯甲醇的反應(yīng)是可逆的；假設(shè)兩個(gè)反應(yīng)均為表面反應(yīng)控制。根據(jù)以上假設(shè)建立苯甲酸甲酯加氫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型：
　　 以苯甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和苯甲醛的選擇性的模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的殘差平方和為目標(biāo)函數(shù)，采用非線性最小二乘法，進(jìn)行參數(shù)擬合，得到了反應(yīng)速率常數(shù)及吸附平衡常數(shù)。由溫度與反應(yīng)速率常數(shù)及溫度與吸附