苯甲腈选择性催化加氢制苄胺催化剂研究

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苄胺(苯甲胺)是一种重要的芳香伯胺,是重要的有机化工原料和精细化工中间体。随着更多相关精细化工产品的开发和生产,市场对苄胺的需求量也逐渐增加,目前国内的生产状况不能满足经济发展的需要,因此开发新的高效苄胺生产工艺有着重要的研究价值。本课题在固定床反应器中,在加压条件下,研究了一些负载型金属催化剂催化苯甲腈连续催化加氢制备苄胺的反应性能。论文对制备的催化剂通过XRD、BET、TPR和TPD等手段进行表征,考察了活性金属、载体、催化剂制备条件和助剂等对催化剂催化性能的影响;讨论了溶剂种类、氢腈比、反应温度、压力和空速等对催化剂性能的影响,并对反应条件进行优化。经过苯甲腈加氢反应评价发现,通过浸渍方法获得的负载型Pd/γ-Al2O3催化剂显示出最优的催化反应性能,筛选出乙醇为合适的溶剂(乙醇与苯甲腈的质量配比为4:1);最优的反应工艺条件为:反应温度为100oC,压力为1MPa,空速为0.6h-1,氢腈比为20。以0.5%Pd/γ-Al2O3为催化剂,乙醇为溶剂,采用最优的反应工艺条件下进行苯甲腈加氢反应,苯甲腈的转化率为97.1%,而苄胺的选择性高达75.5%(收率73.3%)。论文中对苯甲腈加氢的产物进行了分析,提出了在加压条件下苯甲腈连续催化加氢的可能反应途径:反应中,苯甲腈反应生成苄胺与二苄胺为平行竞争反应,甲苯来源于苄胺的深度加氢反应;温度升高时,反应优先向深度加氢的方向发生反应,苄胺亦更易于发生脱氨反应而生成甲苯。实验结果表明,催化剂的酸性中心促进反应中间体的聚合反应,从而偏向于聚合反应生成二苄胺等聚合体;当其酸性中心强度减弱时,其反应偏向于进行脱氨反应生成甲苯,催化剂的酸碱性对其反应性能影响显著。
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