论文部分内容阅读
甲基乙基酮又称甲乙酮,是一种用途广泛、性能优越的有机溶剂,目前工业上甲乙酮的主要生产方法为正丁烯两步法,此法原料来源于不可再生资源,且生产工艺工艺路线流程复杂、操作困难。因此,使用非石油原料高效的生产甲乙酮研究尤为重要。本文以生物发酵路线获得的2,3-丁二醇中间产物为原料,采用脱水制备高附加值甲乙酮产品。重点以分子筛为催化剂母体,采用改性高性能2,3-丁二醇脱水制备甲乙酮产品催化剂,并优化最佳工艺条件。主要研究内容如下：(1)通过对催化剂的筛选,发现硅铝比为38的HZSM-5母体改性后效果最佳,SO42-/MXOy负载的硅铝比为38的HZSM-5能有效提高2,3-丁二醇的转化率和甲乙酮的选择性,尤其SO42-/CuO、 SO42-/CuO、 SO42-/SnO2、 SO42-/Al2O3等不同组分分别负载的HZSM-5具有较高的活性；通过硫酸盐直接负载HZSM-5分子筛母体,CuSO4,MnSO4, ZnSO4均能有效提高催化剂活性,以CuSO4负载HZSM-5为例,优化催化剂的改性条件：CuSO4最佳负载量为16%,室温等体积浸渍时间为10min。(2)优化工艺条件为反应温度320℃,原料浓度为50wt%,载气N2流速为7ml/min,反应质量空速为1.6h-1,此时,2,3-丁二醇的转化率为99.1%,甲乙酮的收率为83.0%。并在此工艺条件下对负载量为16%的CUSO4/HZSM-5催化剂进行稳定性及再生性能探索,新鲜催化剂运行240h后,仍保持较高的催化活性,甲乙酮的收率为73%。在240～250h内催化剂迅速失活,培烧后活性恢复。(3)以负载量为16%的CuSO1/HZSM-5为催化剂,在最优工艺条件下,对生物发酵液精馏处理后的生物质2,3-丁二醇加入水溶剂稀释至50wt%时,催化剂表现出优异的催化性能,2,3-丁二醇的转化率可达99.4%,甲乙酮的收率可达84.3%,催化剂运行15h,性能稳定。(4)采用双组分联合改性以提高催化剂的反应活性,考察3种负载物质浓度对于2,3丁二醇脱水制备甲乙酮的影响。结果表明：在改性物质ZnSO4负载量为0.5%时,2,3-丁二醇的转化率为100%,甲乙酮的收率均达到78.1%。