论文部分内容阅读
醇醚是一种重要的化工产品,由于其分子结构中具有亲油的烃基和亲水的羟基,所以它是工业上重要的非离子表面活性剂和良好的工业溶剂,被广泛应用于洗涤、油漆、皮革等行业。目前,工业上所用的乙氧基化反应催化剂主要为传统的碱催化剂,乙氧基化反应主要在釜式反应器中进行,这种工艺获得的产物分子量分布较宽、产物与催化剂分离困难,且存在腐蚀设备、污染环境等问题,严重制约了醇醚应用及工业发展。本论文以负载型磷钨酸为催化剂,首次在固定床反应器中进行乙氧基化反应研究。实验主要是以SiO2、Al2O3、SiO2-Al2O3、5A分子筛为载体,采用等体积浸渍法合成了负载型磷钨酸系列催化剂,通过XRD、BET、FT-IR、Py-IR、NH3-TPD等手段表征了催化剂的结构和物理化学性质,在固定床反应器中评价了催化剂的乙醇与环氧乙烷的乙氧基化反应的催化活性,讨论了载体性质对催化剂乙氧基化反应的影响,并对固定床反应器中负载型磷钨酸催化剂上乙氧基化反应工艺条件进行研究。其主要结果如下：（1）负载于催化剂载体表面的磷钨酸与载体之间存在较强的相互作用,具有较好的分散度,并能够保持Keggin结构；载体的类型还对催化剂酸性有影响,其中以SiO2-Al2O3为载体制备的催化剂酸强度分布较均匀,该催化剂在乙氧基化反应中表现出较高的活性和稳定性。（2）磷钨酸的负载量和催化剂焙烧温度对反应活性有很大影响。在SiO2-Al2O3载体上,负载量5%～35%范围内,磷钨酸分布均匀；当负载量达到20%时催化剂反应活性达到最大。催化剂焙烧温度影响反应活性和催化稳定性,其中300℃焙烧的催化剂稳定性较好。（3）对反应温度、反应压力、空速、原料中乙醇与环氧乙烷的摩尔比等反应条件对乙氧基化反应性能影响的研究结果表明,在30%H3PW12O40/SiO2-Al2O3催化剂上,当反应温度为100℃、反应压力为0.4MPa、乙醇与环氧乙烷摩尔比为5、空速为3h-1时,环氧乙烷转化率接近100%,乙二醇乙醚选择性达85.17%。（4）在固定床反应器中,考察了H3PW12040/SiO2-Al2O3催化剂100h乙氧基化反应稳定性。在最初24h内,H3PW12O40/SiO2-Al2O3催化剂能保持较好的活性。但随着反应时间延长,环氧乙烷转化率迅速下降：当反应时间达到50h时,环氧乙烷转化率达到50%,且趋于稳定。对反应后催化剂NH3-TPD表征结果发现,催化剂失活主要是由于催化剂表面部分磷钨酸流失所致。