学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

过渡金属改性的ZSM-5催化乳酸乙酯的脱水研究

作　者: 张卓
导　师: 林鹿
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 丙烯酸乙酯分子筛改性脱水
分类号: TQ225.241
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 76次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

丙烯酸及其酯类是重要的聚合物产品原料。丙烯酸及其酯类制成的聚合物产品具有保色、耐光、耐热、耐老化等许多特性,广泛用于涂料、纺织、粘合剂、造纸、抛光剂、皮革、化纤、高吸水性树脂等行业。本文在大量文献调研的基础上,选择了以乳酸乙酯为原料,以过渡金属离子溶液交换法改性的La-ZSM-5为催化剂,在常压反应釜中进行脱水反应。主要考察了催化剂改性条件和脱水工艺条件并分别进行优化,从而取得了良好的效果:同时简单地探讨了动力学和脱水机理。以可再生的生物乳酸衍生物为原料合成丙烯酸及丙烯酸乙酯是一种新的探索与研究,该工艺具有原料来源广泛、反应流程短、可操作性高、安全性好的优点,而且不仅可以避开石油资源的日益匮乏带来的不稳定因素,同时可以利用可再生的生物质资源有可能实现丙烯酸产业的可持续发展。催化剂改性结果表明,当HZSM-5原粉硅铝比为38、在改性温度为80℃,2%La -ZSM-5,改性4.0h,然后在550℃下焙烧获得的分子筛催化效果最好,乳酸乙酯转化率和丙烯酸乙酯选择性分别达到70%和20%以上。脱水实验表明,在乳酸乙酯浓度为60%～100%均有良好的脱水效果;当反应温度为180℃,丙烯酸乙酯的选择性均在15%以上。将180℃下,乳酸乙酯反应3小时后的脱水的产物GC-MASS分析,丙烯酸乙酯,乙醇,丁醇,乙酸,2,3-丁二醇均是乳酸乙酯裂解和转化反应的产物。对反应前后的La-ZSM-5等催化剂进行XRD,FTIR,BET等表征,结果表明La3+,Mn2+,Fe3+进入了分子筛骨架中,分子筛能很好保持原有的结构。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-26
  1.1 丙烯酸及酯的研究现状  13-18
    1.1.1 丙烯酸及酯的概述  13-14
    1.1.2 国内外丙烯酸及酯的供需状况  14-17
      1.1.2.1 国外丙烯酸及酯的供需状况  14-16
      1.1.2.2 国内丙烯酸及酯的供需状况  16-17
    1.1.3 国内外丙烯酸及酯技术研究现状  17-18
      1.1.3.1 烯酮法制取丙烯酸及酯的途径  17
      1.1.3.2 丙烯腈水解法制取丙烯酸及酯的途径  17
      1.1.3.3 丙烯直接氧化法制取丙烯酸及酯的途径  17-18
      1.1.3.4 乳酸及酯类直接脱水法制取丙烯酸及酯的途径  18
  1.2 催化剂改性技术探究现状  18-20
    1.2.1 ZSM-5 分子筛概述  18-19
    1.2.2 ZSM-5 分子筛改性技术  19-20
      1.2.2.1 水蒸气改性  19
      1.2.2.2 离子交换改性  19-20
      1.2.2.3 化学气相沉积改性  20
  1.3 乳酸及酯脱水研究现状  20-23
    1.3.1 乳酸及酯脱水国内外研究现状  20-22
      1.3.1.1 乳酸发酵法  21
      1.3.1.2 化学反应法  21
      1.3.1.3 利用生物转化从乳酸生产丙烯酸  21-22
    1.3.2 沸石分子筛体系催化剂  22-23
  1.4 乳酸及酯脱水机理简述  23-24
    1.4.1 ZSM-5 沸石酸中心来源  23
    1.4.2 碳正离子的产生和反应  23-24
    1.4.3 反应机理  24
  1.5 课题背景意义  24-25
  1.6 课题研究内容及创新点  25-26
    1.6.1 课题研究内容  25
    1.6.2 课题创新点  25-26
第二章过渡金属离子交换改性ZSM-5 分子筛  26-38
  2.1 前言  26-27
  2.2 实验方法  27-28
    2.2.1 实验药品  27
    2.2.2 实验仪器  27
    2.2.3 实验方法  27
    2.2.4 乳酸乙酯脱水反应  27
    2.2.5 分析方法  27-28
      2.2.5.1 分析方法  27-28
      2.2.5.2 分析指标  28
  2.3 实验结果讨论  28-37
    2.3.1 过渡金属溶液种类对催化效果的影响  28-30
    2.3.2 分子筛硅铝比对催化效果的影响  30-31
    2.3.3 改性条件对催化效果的影响  31-37
      2.3.3.1 离子交换时间的影响  31-32
      2.3.3.2 离子交换温度的影响  32-33
      2.3.3.3 离子交换浓度的影响  33-35
      2.3.3.4 催化剂焙烧温度的影响  35-36
      2.3.3.5 改性条件的优化  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章过渡金属离子交换改性ZSM-5 分子筛的表征  38-57
  3.1 前言  38
  3.2 表征内容及方法  38-39
    3.2.1 实验药品及催化剂  38-39
    3.2.2 表征仪器  39
      3.2.2.1 XRD  39
      3.2.2.2 红外光谱分析  39
      3.2.2.3 X 射线光电子能谱分析  39
      3.2.2.4 比表面及孔隙分析  39
      3.2.2.5 激光粒度分析  39
  3.3 结果与讨论  39-55
    3.3.1 XRD 分析  39-47
      3.3.1.1 分子筛有关参数的测量与计算  39-40
      3.3.1.2 Mn-ZSM-5 的XRD 结果分析  40-43
      3.3.1.3 Fe-ZSM-5 的XRD 结果分析  43-45
      3.3.1.4 La-ZSM-5 的XRD 结果分析  45-47
    3.3.2 红外光谱分析  47-49
      3.3.2.1 Fe-ZSM-5 的红外光谱分析  47-48
      3.3.2.2 Mn-ZSM-5 的红外光谱分析  48-49
      3.3.2.3 La-ZSM-5 的红外光谱分析  49
    3.3.3 X射线光电子能谱分析  49-50
    3.3.4 分子筛的BET分析  50-51
    3.3.5 分子筛的粒径分析  51-52
    3.3.6 脱水反应后分子催化活性的简单探讨  52-55
  3.4 本章小结  55-57
第四章过渡金属改性催化剂催化乳酸乙酯制丙烯酸乙酯  57-71
  4.1 前言  57
  4.2 实验方法  57-58
    4.2.1 实验药品  57
    4.2.2 实验仪器  57-58
    4.2.3 分析方法  58
  4.3 结果与讨论  58-68
    4.3.1 乳酸乙酯脱水条件  58-68
      4.3.1.1 反应温度对催化效果的影响  58-60
      4.3.1.2 反应时间对催化效果的影响  60-61
      4.3.1.3 反应物浓度对催化效果的影响  61-63
      4.3.1.4 脱水工艺的优化  63-64
      4.3.1.5 各种溶剂对催化效果的影响  64-66
      4.3.1.6 其他几种沸石分子筛催化剂的催化效果的比较  66-68
  4.4 乳酸乙酯脱水副产物及机理的简单分析  68-69
  4.5 本章小结  69-71
结论  71-73
参考文献  73-79
附录  79-83
致谢  83

过渡金属改性的ZSM-5催化乳酸乙酯的脱水研究

内容摘要

全文目录

相似论文