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在乙酸乙酯的工业化合成路线中,乙醇一步合成法由于成本低、设备腐蚀小以及无毒性等优点,被认为是最有前景的乙酸乙酯制备方法。
本文在乙醇一步法合成乙酸乙酯MoS2/C催化剂的工作基础上,研究了助剂钾、锆的添加对催化剂性能的影响,对反应工艺条件进行了优化,并对该催化反应过程的机理进行了研究。
研究表明,助催化剂K的添加能抑制副产物乙烯的生成,提高乙醛和乙酸乙酯联合选择性,K/Mo最佳摩尔比为0.4;助剂Zr的主要作用是促进了乙醛向乙酸乙酯的转化,提高了乙酸乙酯的选择性,Zr/Mo最佳摩尔比为0.2;本文还研究了K、Zr的同时添加对催化剂性能的影响,通过对添加顺序的考察,发现先添加Zr后添加K的方式对催化主反应较为有利。研究表明,催化剂ATTM20%-Zr0.2-K0.4/C为最优催化剂。本文对该催化剂的适宜工艺条件进行了研究,结果表明,反应温度为290℃,乙醇液体空速为0.6h-1,反应压力0.35MPa为最佳工艺条件。在最佳工艺条件下,乙醇转化率为82.35%,乙醛选择性为26.18%,乙酸乙酯选择性为58.94%。
本文利用TPSR方法对催化反应机理进行了研究,并考察了助剂Zr的添加对反应的影响。研究结果表明,乙醇首先脱氢生成乙醛,乙醛再与乙醇加成脱氢生成乙酸乙酯。在氢气气氛下,在反应过程中,乙醛与氢气反应生成乙醇,乙酸乙酯与氢气反应生成乙醇和乙醛。这表明生成乙酸乙酯的两步反应都是可逆反应。助剂Zr促进了第二步加成脱氢反应,原因是Zr抑制了乙酸乙酯与氢气发生生成乙醛和乙醇的反应。