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环己烯是一种重要的有机合成中间体,可广泛应用于各种有机化学品的生产方面。随着工业化大生产的发展,对环己烯的需求也将日益增加,但是传统的环己烯制备方法工艺复杂而且副产品多生产效率低,已经不能满足现有的要求,开发和研究苯选择加氢制备环己烯的技术具有重要的意义和广阔的应用前景。
磁稳定床在石油化工、生物化工以及环境工程等领域较常规的流化床和固定床反应器已经显现出较大的优越性。利用磁稳定床时可以使用固体小颗粒催化剂,不会像同定床和流化床那样会出现沟流,还可以避免固体催化剂颗粒的流失及床层中出现的局部热点,而且磁稳定床还可以破碎气泡、改善相间传质等。
以铝溶胶为前驱体,低温下向其中加入六次甲基四胺溶液,搅拌均匀后分别用气体压力喷枪分布器和注射分布器将其注入到油柱成型装置中进行油柱成型,制备了Al2O3载体微球。以RuCl3为前驱体,NaBH4为还原剂,利用化学还原法负载了Ru-Zn-B非晶态合金催化剂,通过改变催化剂载体、Ru-Zn比、Ru的负载量等制备了一系列的催化剂样品,并将催化剂样品在高压釜内进行催化性能评价,确定了苯选择性加氢制备环己烯的最佳工艺参数。
本论文还以磁性Υ-Fe2O3粉末颗粒为同相,去离子水为液相,氮气为气相进行了磁稳定床冷模实验,通过磁稳定床冷模实验来研究气-液-固相反应体系在不同条件下的床层操作状态,从而确立了磁稳定床中磁性催化剂呈链状的稳定操作参数。在冷模实验的基础上,以磁性Al2O3-ZrO2为载体利用化学还原法制备了非晶态合金Ru-Zn-B磁性催化剂,并在磁稳定床反应器中进行了苯选择加氢制备环己烯的反应,获得了最佳的磁稳定床苯选择加氢制备环己烯的工艺参数,在此工艺参数下环己烯的选择性和收率分别为51.0%和10.1%。从而验证了磁稳定床工艺在苯选择加氢制备环己烯方面的可行性。
本文创新点主要在于:
1.在磁稳定床反应器内通过对磁场的控制,使催化剂呈不同聚集状态,控制催化剂与氢接触时间,调节氢气的反应空速,减小催化剂活性位附近氢的数量,避免了反应的中间产物环己烯继续进行加氢反应生成环己烷,提高了环己烯的选择性和收率。
2.磁稳定床加氢工艺可以使反应过程连续,改变了传统的苯选择加氢制备环己烯釜式反应,提高了生产效率。