用于单由乙醇合成乙酸乙酯的催化剂.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92100590.3

申请日:

1992.01.31

公开号:

CN1062304A

公开日:

1992.07.01

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)申请日:1992.1.31公告日:1994.5.4|||授权|||公开|||

IPC分类号:

B01J23/72; C07C69/12

主分类号:

B01J23/72; C07C69/12

申请人:

清华大学;

发明人:

潘伟雄

地址:

100084北京市海淀区清华园

优先权:

专利代理机构:

清华大学专利事务所

代理人:

廖元秋;罗文群

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内容摘要

用于单由乙醇合成乙醇乙酯的催化剂,属于化工催化剂制备技术领域。本发明提出由混合金属氧化物固体颗粒为催化剂,各金属含量为Cu20~45%,Zn16~35%,Al26~45%,Zr5~20%,还可加入1~10%的Ce或Y。采用本发明的催化剂单由乙醇合成乙酸乙酯具有反应温度低,乙醇单程转化率高,乙醇乙酯选择性和时空产率高等优点。

权利要求书

1: 一种用于单由乙醇合成乙酸乙酯的催化剂,包括Cu、Al、Zn混合金属氧化物固体颗粒,其特征在于还包括Zr氧化物,所说各金属的含量(重量百分数)为: Cu  20~45% Zn  16~35% Al  26~45% Zr  5~20%
2: 一种如权利要求1所述的催化剂,其特征在于所说的金属氧化物固体颗粒中还含有Ce,Ce的含量(重量百分比)为:1~10%。
3: 一种如权利要求1所述的催化剂,其特征在于金属氧化物固体颗粒中还含有Y,Y的含量(重量百分比)为:1~10%。
4: 一种制备如权利要求1所述的用于由乙醇合成乙酸乙酯的催化剂的方法,其特征在于制备过程由下列各步骤组成: (1)将含有Cu、Zn、Al、Zr的硝酸盐或氯化物用无离子水配成1M溶液; (2)在处于恒温水浴的烧杯中同时加入由第1步制得的金属盐溶液和沉淀剂,并控制PH值; (3)将第二步制得的沉淀物熟化; (4)用无离子水洗涤由第3步得到的沉淀物; (5)将第(4)步得到的滤饼烘干并煅烧; (6)将第(5)步得到的滤饼研碎成粉末状。
5: 一种如权利要求4所述的催化剂制备方法,其特征在于所说的步骤1中还含有Ce的氧化物。
6: 一种如权利要求5所述的催化剂制备方法,其特征在于所说的步骤1中还含有Y的氧化物。
7: 一种如权利要求4、5或6所述的催化剂制备方法,其特征在于 所说的步骤2中恒温水为40~90℃,PH=9~11; 所说的步骤3中熟化时间为15~60分钟; 所说的步骤5中烘干包括在40~150℃的烘箱烘12小时,再转入350~450℃的马福炉中煅烧15~24小时。

说明书


本发明属于化工催化剂制备技术领域。

    单由乙醇合成乙酸乙酯的反应为:

    2C2H5OH=CH3COOC2H5+2H2

    与传统的乙酸与乙醇酯化法相比,该反应由于不产生水,因而收率高,且付产H2,无腐蚀,比较先进。实现该反应的关键是催化剂。苏联专利SU-327162和SU-362814介绍的催化剂组成为Cu 12~30%,Al 2~10%,Zn 5~15%,余为填充物。这种由Zn促活的Cu基催化剂活性较低。乙醇单程转化率为21.5~33%,时空产率仅0.2~0.255公斤乙酸乙酯/升催化剂·小时。

    本发明旨在开发一种高活性和高选择性催化剂,用于单由乙醇合成乙酸乙酯。克服上述方法的不足之处,达到提高乙醇单程转化率,提高乙酸乙酯时空产率和选择性之目的。

    本发明提出一种用于单由乙醇合成乙酸乙酯的催化剂,包括Cu、Al、Zn混合金属氧化物固体颗粒,其特征在于还包括Zr氧化物,所说各金属的含量(重量百分数)为:

    Cu  20~45%

    Zn  16~35%

    Al  26~45%

    Zr  5~20%

    所说的催化剂中还可增加Ce或Y的氧化物,其含量(重量百分比)为1~10%。

    本发明所述的催化剂制备方法包括如下步骤:

    1.将含有Cu、Zn、Al、Zr的硝酸盐或氯化物用无离子水配成1M溶液,上述溶液还可加入一定量的Y或Ce的氧化物、硝酸盐或氯化物。

    2.在处于恒温水溶液的烧杯中用分液漏斗同时加入由第1步制得的金属盐溶液和沉淀剂,并控制PH值,沉淀剂可为Na2CO3或NaHCO3用无离子水配成0.5~1M溶液。恒温水溶液的温度范围为40~90℃,PH=9~11。沉淀在搅拌中进行,沉淀时间5~20分钟,最好15分钟。

    3.将第二步制得的沉淀物熟化,料液加完后,在原沉淀温度下熟化15~60分钟,最好30分钟。

    4.用无离子水洗涤由第3步得到的沉淀物,具体过程为,在漏斗中放入普通定性滤纸,将沉淀倾入漏斗中,真空抽滤,用多于沉淀5~10倍的无离子水或蒸馏水洗涤沉淀。

    5.将第4步得到地滤饼烘干并煅烧,具体过程为,在40~150℃的烘箱中烘干12小时,再转入350~450℃的马福炉中煅烧15~24小时。

    6.将第5步得到的滤饼研碎成100目左右粉末,用压片机成型,即得到本发明的催化剂。

    实施例

    实施例1:用量筒量取40ml 1M Cu(NO3)2溶液,20ml 1M Zn(NO3)2溶液,70ml 1M Al(NO3)3溶液和15ml 1M ZrO(NO3)2溶液,在分液漏斗中混合均匀。在另一分液漏斗中加入250ml 1M Na2CO3溶液,在搅拌情况下,同时加入沉淀剂和混合液,使PH控制在10左右,沉淀时间控制在10分钟左右。料液加完后,在原沉淀温度80℃下熟化30分钟。在漏斗中用真空抽滤法洗涤至无Na+和NO-3离子,在120℃烘箱中烘8小时,再转入马福炉中煅烧20小时,温度为400℃,冷却后研磨成100目粉,用压片机成型得催化剂。得各金属的重量比为:

    Cu∶Zn∶Al∶Zr=35∶18∶27∶20。

    实施例2:同实施例1,只是Al(NO3)3改为90ml,并加5ml 1M Ce(NO3)3溶液。Cu∶Zn∶Al∶Zr∶Ce=30∶16∶29∶17∶8

    实施例3:同实施例2,只是在混合液中只加入2ml Ce(NO3)31M溶液。Cu∶Zn∶Al∶Zr∶Ce=32∶16∶31∶17∶4

    实施例4:同实施例1,只是在混合液中多加入0.5g Y2O3粉末(400目)。Cu∶Zn∶Al∶Zr∶Y=34∶17∶26∶18∶5

    催化剂评价方法:将制得的催化剂切成φ4×4mm颗粒,放入内径为φ20的管式反应器中,用1~10%H2(余为N2)从室温经20小时程序升温至255℃,升温速度在140~255℃之间为0.1~0.15℃/分。95%乙醇用计量泵送入予热器中予热和气化,然后进入管式反应器中反应,产物用气相色谱分析。

    表1  催化剂评价结果

    催化剂  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4

    反应温度(℃)  255  255  255  255

    反应压力(MPa)  0.5  0.5  0.5  0.5

    95%乙醇进料重量空速(h-1) 2.5 2.5 2.5 2.5

    (公斤乙醇/升催化剂·小时)

    乙酸乙酯时空产率  0.92  0.9  1  0.97

    (公斤乙酯/升催化剂·小时)

    反应产物液相重量组成(W%)

    乙酸乙酯  35  38  38  35

    乙醛  3  5  4  4

    乙醚  0.1  0  0  0

    丙酮  0  0.3  0.2  0.4

    乙醇  56.9  53.7  52.8  55.6

    水  5  5  5  5

    气相产物中H2浓度(V%) 99.9 99.9 99.9 99.9

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用于单由乙醇合成乙醇乙酯的催化剂,属于化工催化剂制备技术领域。本发明提出由混合金属氧化物固体颗粒为催化剂,各金属含量为Cu2045,Zn1635,Al2645,Zr520,还可加入110的Ce或Y。采用本发明的催化剂单由乙醇合成乙酸乙酯具有反应温度低,乙醇单程转化率高,乙醇乙酯选择性和时空产率高等优点。。

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