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碳酸二甲酯(DMC)是一种对环境友好的绿色化学品,其洁净合成工艺的研究开发,已引起国内外学者的广泛重视。本文选择了“甲醇气相氧化羰基化催化合成碳酸二甲酯的研究”这一课题,具有重要的理论意义和实用价值。 通过对合成碳酸二甲酯催化剂的制备方法、结构表征及失活再生等较系统的研究,首次开发出用于甲醇气相氧化羰基化直接催化合成碳酸二甲酯的具有高活性、高选择性及高稳定性的新型固相催化剂PdCl2-CuCl2-KOAc/AC;通过催化剂结构表征,提出了该催化剂上合成碳酸二甲酯的反应机理;确定了该催化剂的失活原因,并建立了其再生方法;为了克服氯化物催化剂的缺点,对氧化物型催化剂进行了探索。 采用等体积浸渍法制备了单金属氯化物燃化剂、双金属氯化物催化剂及多组分催化剂,在常压固定床反应装置上评价了其反应性能;确定了固相催化剂制备的溶剂种类和干燥方式;考察了PdCl2-CuCl2-KOAc/AC催化剂中Cu母体、Pd含量及不同载体对催化性能的影响。该催化剂及其制备方法未见文献报道。 考察了Li、Na、K等助剂对PdCl2-CuCl2/AC催化剂上合成DMC反应性能的影响。其中以K助剂效果最好,并确定了K助剂的母体及其含量。在152℃,进料气体和液体空速分别为1483h-1和4h-1,CO/O2为2.83时,PdCl2-CuCl2-KOAc/AC催化剂上碳酸二甲酯的时空收率为317~361g/L-cat.h,甲醇的单程转化率为14.8~16.9%。该催化剂的性能指标高于同类合成DMC工艺路线中的文献结果。 应用XRD和XPS技术对PdCl2-CuCl2-KOAc/AC催化剂的体相和表面性质进行了表征,并结合催化剂的反应性能结果,探索了该催化剂的活性物种;考察了催化剂活性组分、助剂和活性炭载体之间的相互作用;确定了催化剂的失活原因;提出了甲醇气相氧化羰基化直接合成碳酸二甲酯的反应机理,并由此解释了催化反应性能的变化。 考察了PdCl2-CuCl2-KOAc/AC催化剂活化预处理条件对催化性能的影响。确定了预处理的适宜温度和气氛;在200℃下N2气氛中加入氯乙酸甲酯的甲醇溶液预处理催化剂,催化剂的活性提高,且寿命长达100小时。 研究了失活催化剂的再生方法。在反应器内于200℃下N2气氛中用氯乙酸 河北工业大学硕士研究生学位论文一小酯的甲醇溶液处迎人活催化刑车小则,仆继纹在200℃下N气’【’处理2 ’J’时,再生诱导拙缩短,催化剂活性的恢复程仪地高。且经两次*生后,催化剂的活性仍。l]“恢复至新鲜催化剂的93%。 为了克阳执化物催化剂的缺点,探索了川]‘该反应体系的新型氧化物催化剂口出备L!1了只H合成 **C沾n的负娩型辛化物催含荆*u《)一。句0玉/C;爿。株讨了该催化觎卜的反应活性物种。1