正丁醇是重要的有机溶剂和化工原料,用途广泛。由于石油资源的日益匮乏,通过羰基合成法生产正丁醇的工艺路线受到了原料成本的制约。因此,寻求更环保、更经济的工艺路线合成正丁醇受到了广泛关注。本文选用MgO-Al₂O₃复合氧化物作为催化剂将其用于催化乙醇合成正丁醇的反应。本文首先考察了MgO-Al₂O₃催化剂的不同制备方法、焙烧温度、MgO含量对催化乙醇合成丁醇反应活性的影响,确定了较适宜制备方法为高过饱和共沉淀法（反加法）,焙烧温度450℃,镁铝摩尔比为3:1。在该制备条件下所得到的MgO-Al₂O₃催化剂样品具有较高的比表面积（220 m2/g）,酸性位（L酸位）的数量较少,强碱位的含量最高（占总碱性位数量的38.8%）,催化合成丁醇活性最好,乙醇转化率为33.6%,丁醇选择性为58.8%。结合评价结果及酸碱性分析可知,表面强碱位可能是催化乙醇合成丁醇反应的活性中心。本文研究了Na⁺离子对MgO-Al₂O₃催化剂催化活性的影响。研究发现,少量的Na⁺离子能减少催化剂表面酸性位的数量,适当提高表面强碱位的数量,从而提高丁醇选择性。含0.38wt%Na⁺的MgO-Al₂O₃样品的活性最高,乙醇转化率为36.9%,丁醇选择性达70.8%。然而过多的Na⁺离子则会堵塞催化剂的孔道,占据表面活性位,使乙醇转化率降低、丁醇选择性下降。通过研究,优化得出最佳反应条件为:反应温度350℃,质量空速1.0 h-1,压力101.3 kPa。通过探讨停留时间对反应产物分布的影响,推测乙醇在MgOAl₂O₃催化剂上生成丁醇的反应可能同时存在两种反应路径（Guerbet机理和双分子乙醇偶合机理）。本文还考察了进料中加入乙醛对催化活性的影响,当乙醛的进料浓度为5 wt%时,丁醇的收率达到27.1%,丁醇的选择性为77.1%,相比单独乙醇进料时,丁醇选择性提升了20%左右。最后对催化剂的稳定性做了初步测试,结果表明,在26 h过程中,单独乙醇进料时催化剂的稳定性良好。在进料中加入5 wt%乙醛时改善了丁醇选择性,但是催化剂容易积炭失活。