四氢糠醇催化氨化合成吡啶的研究

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吡啶是一种重要的化工基础原料,吡啶及其衍生物广泛地应用于染料,医药,农药等各个领域。本论文主要研究了以四氢糠醇为原料合成吡啶的载体,催化剂及工艺条件,并简单地探讨了金属氧化物作为催化剂的反应机理。针对工业上常用的三种商业型载体即分子筛ZSM-5(Si:Al=1:25)、Al2O3及SiO2做了考察,发现用薄水铝石焙烧制得的γ-Al2O3载体最好;研究单一金属氧化物催化活性时,发现NiO/γ-Al2O3、Cr2O3/γ-Al2O3也有较好的催化性能,其吡啶的收率分别达到40.68%和30.13%。同时采用了紫外可见光谱和气相色谱定量分析产品的方法。为了更好地提高产品吡啶的收率,着重研究了复合型催化剂MoO3-NiO/γ-Al2O3催化性能。在温度为550℃,四氢糠醇流量为0.15ml/min,四氢糠醇与氨气的摩尔比约为1:10的条件下,吡啶的最佳收率高达63%;而单一活性组分MoO3/γ-Al2O3在最优反应条件下的吡啶最好收率为45.05%。多组分催化剂MoO3-NiO/γ-Al2O3有较大的比表面积,活性组分有较好的分散性。在这个基础上,我们还对催化剂MoO3-NiO/γ-Al2O3的寿命和稳定性进行了研究,在反应进行了70h时后,催化剂的收率变为29.68%。失活催化剂经焙烧再生后,其催化寿命约50h,催化活性没有得到完全恢复。研究中发生积碳是催化剂失活的主要原因,同时催化剂高温下发生了部分烧结,活性位点酸性减弱等也是失活原因。另外为了降低反应温度,采取了增大反应压力这一工艺路径,但研究发现温度对该反应起主要作用。要得到较高吡啶收率,反应维持在较高温度,压力因素影响较少,甚至常压下吡啶收率高于高压。
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