Cs/SBA-15催化气相羟醛缩合法合成丙烯酸乙酯的工艺研究

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丙烯酸乙酯是一种重要的基础化工原料,在涂料、纺织品、胶黏剂、高吸水性树脂等方面有广泛应用。目前工业化的丙烯氧化法与中国“多煤少油”的资源现状相悖,而以乙酸乙酯为原料合成丙烯酸乙酯则是一条基于煤化工的绿色合成路线。本课题以乙酸乙酯和甲醛为原料,通过羟醛缩合法合成丙烯酸乙酯,对工艺条件进行了系统性优化,对活性组分进行了筛选,并对负载方法进行了考察,最后对催化剂失活进行了研究。采用XRD、TPD、Raman、SEM和TG-DSC等手段对催化剂的性质等进行表征。  以Cs/SBA-15为催化剂,最优的合成反应工艺条件为:配料比nEtOH∶nEAC∶nFA=1∶2.5∶1,反应温度400℃,液时空速1.5h-1,载气流量50mL/mm,铯负载量10%,铯源为硝酸铯,SBA-15晶化温度100℃,晶化时间72h。在最优工艺条件下,丙烯酸乙酯的选择性为26.1%,乙酸乙酯的转化率为27.0%。在K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr六种碱性金属为活性组分的5M/SBA-15催化剂中,5Cs/SBA-15催化剂表面的弱酸和弱碱活性中心数量和强度适中,催化性能最好。双溶剂法制备的催化剂性能优于过量浸渍法和超声浸渍法,较佳有机溶剂为环己烷,较佳铯负载量为5%,丙烯酸乙酯的选择性可达33.9%,乙酸乙酯的转化率为26.7%。对催化剂负载各步骤进行水洗处理,发现焙烧过程是催化剂形成稳定结构的关键操作。反应过程中催化剂的积碳现象明显,约为所用催化剂质量的20%,积碳是造成催化剂失活的一个主要原因。
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