Fe修饰V_2O_5催化剂催化甲醇与乙醇一步合成异丁醛

<正>异丁醛主要来源于丙烯与合成气羰基化反应制正丁醛的副产物,产量很少,难以满足日益增长的需求,严重限制了异丁醛相关产业的发展[1]。甲醇与乙醇在催化剂作用下可一步合成异丁醛,这是一条以储量丰富的煤炭、天然气和可再生的生物质资源为源头的合成路线,该路线不仅克服了对石油资源的依赖,而且对进一步推动甲醇、乙醇产业的     

甲醇乙醇一步合成异丁醛反应用V2O5催化剂的改性研究

考察了在甲醇乙醇一步合成异丁醛反应中V2O5催化剂的活性稳定性,通过对一步合成反应前后催化剂进行XRD和DTA—TG表征测试,结果表明,催化剂活性下降的主要原因是活性组分V2O5在反应过程中被缓慢还原为对该反应体系无活性的V2O5分别采用铌、磷钨酸对V2O5催化剂进行改性,考察了不同铌或磷钨酸含量对改性V2O5催化剂催化性能的影响。结果表明,添加铌、磷钨酸改性后的催化剂对产物异丁醛的选择性均有提高,且采用磷钨酸改性的效果较铌改性的更佳。较佳的铌、磷钨酸的质量分数均为4％。     

Fe改性V-La催化剂甲醇-乙醇合成异丁醛

研究了V-La以及Fe改性V-La催化剂甲醇-乙醇一步合成异丁醛性能。结果表明:采用V-La催化剂,乙醇转化率和异丁醛选择性随反应时间逐渐降低,当反应进行到6h,乙醇转化率和异丁醛选择性分别从78%和66%下降到56%和46%;而将Fe引入V-La催化剂,催化剂稳定性明显提高,乙醇转化率达到80%以上,异丁醛选择性保持约74%。TPR、XRD等表征结果显示,V与La主要形成了LaVO_4结构,而Fe的加入改变LaVO_4结构,同时也影响V和Fe的还原性能。     

La_2O_3对合成异丁醛催化剂V_2O_5的催化性能的影响

研究了La2O3对甲醇乙醇一步催化合成异丁醛催化剂V2O5的催化性能的影响。实验结果表明,La2O3的添加量(质量分数)为10%时La2O3/V2O5活性最佳,在反应温度375℃,常压,体积空速2h-1,原料甲乙醇的摩尔比为3∶1时,乙醇转化率达96.62%,异丁醛选择性达61.76%。对反应前后的催化剂进行的XRD测试结果表明,反应过程中V2O5还原为V2O3,部分La2O3也发生了晶形的变化,由立方体晶体(A型)变为了六方体形晶体(C型)。对V2O5和La2O3/V2O5反应后失活催化剂进行的TG-DTA实验结果表明,La2O3可降低失活催化剂的再生温度,有利于失活催化剂的再生。     

V_2O_5催化剂上甲醇乙醇一步合成醛类化合物的研究

在固定床反应器上研究了V2O5催化剂上甲醇、乙醇一步催化合成异丁醛等醛类化合物的反应。当反应在常压、350℃、进料比n(甲醇)/n(乙醇)=2、空速2.0h-1条件下进行时,乙醇转化率为89.05%,总醛产率达87.3%,其中异丁醛、乙醛、丙醛产率分别为16.71%、52.03%、18.56%,其余为丙醇、甲醛等化合物。当空速降为为0.5h-1时,乙醇转化率达到97.04%,异丁醛产率达29.07%,但总醛收率降为69.6%。该反应系统的反应历程被探讨。     

助剂对甲醇乙醇合成异丁醛催化剂结构和催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了复合氧化物(SiO2-TiO2)负载的铜基催化剂。测试了含4种不同助剂ZnO、MnO、CaO、MgO的催化剂对甲醇与乙醇一步合成异丁醛的催化性能,并应用TPR,BET,XRD等手段对催化剂结构进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的催化剂可以显著地改善CuO的分散性,降低了CuO的还原温度。同时发现,碱性金属氧化物作助剂可以增强助剂与活性组分之间的协同作用,提高异丁醛的选择性和收率,较适宜的助剂是CaO。在常压、反应温度593K、n(甲醇)/n(乙醇)=2∶1的条件下,乙醇的转化率为71.58%,异丁醛的选择性为50.99%。     

双助剂对CuO/SiO_2催化甲醇乙醇合成异丁醛的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CuO-Fe2O3-ZrO2/SiO2双助剂型催化剂,将其用于催化甲醇与乙醇一步合成异丁醛的反应,考察了助剂Fe2O3和ZrO2含量对催化剂性能的影响;采用BET,XRD,H2-TPR等手段对催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,在CuO质量分数为20%时,适量加入助剂Fe2O3和ZrO2,可以使二者产生协同作用,一方面增大了催化剂的比表面积;另一方面促进了CuO的分散,改善了催化剂的还原性能,从而提高了催化剂的活性和异丁醛的选择性。以Fe2O3质量分数为20%、ZrO2质量分数为10%的CuO-Fe2O3-ZrO2/SiO2为催化剂,在常压、反应温度320℃、n(甲醇)∶n(乙醇)=2∶1的反应条件下,乙醇转化率为58.81%,异丁醛的选择性和收率分别为73.96%和43.50%。     

甲醇乙醇催化合成异丁醛催化剂V2O5的失活研究

研究了在V2O5催化剂上,在常压、反应温度375℃,原料甲醇与乙醇摩尔比为3:1,体积空速为2 h-1条件下一步催化合成异丁醛.考察了催化剂的稳定性和催化剂失活的原因.实验结果表明,反应至330 min后催化荆活性几乎不再变化,此时乙醇转化率在70%左右,而异丁醛的选择性仅为10%左右,催化剂几乎不再具有活性.表征测试结果表明,催化剂失活的原因是:反应过程中结焦;V2O5,在反应过程中被还原为V2O3;V2O5在反应过程结构的变化导致酸量的增加.催化剂失活为可逆失活,高温烧炭再生能使失活催化剂恢复其催化活性.     

甲醇乙醇催化合成异丁醛的宏观动力学研究

在固定床微型反应器中测定了甲醇乙醇一步催化合成异丁醛的宏观动力学，实验反应温度为200℃～300℃，原料甲醇与乙醇摩尔比为3：1，体积空速为4h^-1，常压，实验采用自制V2O5催化剂。体系的宏观反应速率方程式为：（-rA）=0．385e-16650/8.314T，反应体系的活化能Ea=16．65kJ／mol，指前因子k0=0．385s^-1。     

甲醇乙醇合成异丁醛的Cu基催化剂的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法、共沉淀法和浸渍法分别制备出CuO-Fe2O3-ZrO2/SiO2催化剂,考察了催化剂的制备方法、焙烧温度等因素对甲醇乙醇一步合成异丁醛催化性能的影响,并应用BET、XRD、TPR等分析技术对催化剂进行了结构测试与表征。结果表明,采用溶胶-凝胶法制备的催化剂CuO晶粒较小,分散的较均匀,且具有较大的比表面积;在673 K焙烧制得的催化剂具有良好的活性和对异丁醛的选择性;Fe和Zr的相互协同作用阻止了CuO颗粒的聚集,提高了异丁醛的选择性。     

Mn改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢研究

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。