论文部分内容阅读
蒎烷是一种重要的化工原料中间体,广泛应用于香料生产中。在蒎烷的异构体中,顺式蒎烷的活性远高于反式蒎烷,因此工业生产中的蒎烷必须以顺式为主。顺順式蒎烷可由松节油(主要成分为α-蒎烯)催化加氢制得,催化剂多采用Pd/C。我国是松节油生产大国,因此,由α-蒎烯催化加氢制备顺順式蒎烷在我国具有非常重要的意义。为了克服贵金属催化剂价格较高的缺点,本工作选用价格相对低廉的金属镍为催化剂,采用共沉淀法制备了不同载体和不同金属担载量的负载型镍催化剂,对其进行各种表征,了解其表面结构与性质,并与其在α-蒎烯加氢反应中的催化性能进行了关联。论文的主要研究结果如下：(1)在固定床反应器上,60%Ni/Al2O3催化剂在α-蒎烯加氢反应中的催化活性和顺式蒎烷的选择性都远高于商业催化剂NCG,尤其是在较高的反应空速(8h-1)下仍能保持很高的催化活性和顺順式选择性,表明60%Ni/Al2O3催化剂可作为一种高效的α-蒎烯加氢催化剂。以60%Ni/Al2O3为催化剂时,适宜的反应条件为：压力为2MPa,温度为70℃,氢烯摩尔比例为3：1,反应空速为2h-1,此时,α-蒎烯的转化率达到100%,顺順式蒎烷的选择性可高于95%。(2)对于60%Ni/Al2O3、60%Ni/MgAlO、60%Ni/MgO、60%Ni/SiO2四种催化剂,由于它们都具有较高的镍担载量、还原度及金属分散度,因而在α-蒎烯催化加氢反应中都表现出很高的活性和顺順式产物选择性。在高空速(8h-1)反应条件下,四种担载镍催化剂上α-蒎烯的加氢活性顺序为：Ni/Al2O3> Ni/MgAlO> Ni/MgO>Ni/SiO2, Ni/SiO2催化剂上的顺式蒎烷选择性最高,可达96%以上,其余三个催化剂上选择性则相差不大(90%左右)。(3)不同镍担载量(30、60、80、90、95wt%)的Ni/SiO2催化剂都具有介孔结构,但随着镍担载量的增加,催化剂的比表面积和孔容明显降低。在这些Ni/SiO2催化剂上,α-蒎烯催化加氢反应活性顺序为60%Ni/SiO2>80%Ni/SiO2>90%Ni/SiO2>30%Ni/SiO2>95%Ni/SiO2,与表面金属活性中心数目的多少顺順序一致。低担载量时,顺式蒎烷的选择性比较高,可达96%以上,随着担载量的增加,顺式蒎烷的选择性有所下降。所有Ni/SiO2催化剂均具有较高的金属还原度。镍的分散度随着担载量升高而下降,特别是当镍担载量高于60%时,催化剂的氢吸附量和金属镍分散度下降非常明显,相应地,催化剂的活性也明显降低。