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甲醇羰基化制醋酸均相催化体系的研究

作　者: 李郑飞
导　师: 杜军
学　校: 重庆大学
专　业: 化学
关键词: 铱催化剂钌促进剂离子液体均相羰基化体系
分类号: TQ225.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

醋酸是一种重要的化工原料,甲醇羰基化法是目前生产醋酸的主要方法。由于铱基催化剂反应条件温和、活性较高和选择性高而被广泛的研究。在实验室前期研究工作的基础上,对铱基均相催化体系的反应条件进行了进一步的研究,确定了助催化剂碘甲烷在体系中的浓度达到17%时,催化剂的催化活性得到较好改善。本文主要的研究内容如下:①在铱基均相催化体系中,甲醇的转化率大于99%,醋酸的选择性可达80%。铱基均相催化体系中,在铱催化剂作用下反应2h时催化剂活性达到较高水平,甲醇的转化率99.9%,醋酸的选择性80%,醋酸甲酯的选择性为1.7%,羰基化率为79.7%,醋酸的时空收率为7.9 mol/(L.h)。②对铱基催化体系进行重复催化反应,甲醇的转化率保持在90%以上,醋酸的选择性从87%下降到1.5%,羰基化率从90%下降到9.6%,醋酸的时空收率从5.7 mol/(L.h)下降到0.1 mol/(L.h)。③在铱基催化体系中加入促进剂三氯化钌,进行重复催化,连续重复催化5次,甲醇转化率、醋酸选择性以及醋酸的时空收率都表现出较好的稳定性,甲醇的转化率可以达到99%,醋酸的选择性可以达到80%,醋酸的时空收率基本可以保持在5.0~7.8 mol/(L.h)范围内。④在铱基催化体系中加入碘化物后,甲醇羰基化反应的速率得到明显提高,尤其是加入碘化锂后,醋酸的时空收率从5.1 mol/(L.h)增加到16.1 mol/(L.h)。⑤在铱钌催化体系中加入碘化锂后,甲醇羰基化反应的速率、醋酸选择性都得到较大的提高。当催化剂中铱、钌和锂的摩尔比为1:5:1时,可以得到非常高的羰基化反应速率,及醋酸的时空收率为25.6 mol/(L.h),甲醇的转化率可以达到99.8%,醋酸的选择性可以达到88%,羰基化率88%。⑥采用微波辐射法合成了离子液体([Bmim]I),并通过核磁检测技术表征,合成的离子液体的纯度高,有利于在催化反应中应用。在铱基催化体系中加入离子液体后,甲醇的转化率明显降低,明显改变了对产物的选择性,更有利于醋酸甲酯的生成。在离子液体参与铱钌催化体系中,进行重复催化,甲醇的转化率在55%~75%之间,醋酸甲酯的选择性在20~40%之间。⑦对咪唑的金属配合物,进行了甲醇羰基化的初步探索,咪唑配体可以使镍的催化活性得到一定的提高,但是抑制甲醇的转化率提高。

甲醇羰基化制醋酸均相催化体系的研究

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