二氧化碳与乙醇反应合成乙酸乙酯的研究

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乙酸乙酯可用作溶剂、萃取剂、粘合剂和生物促进剂,是一种应用广泛的化工原料。二氧化碳是一种温室气体,将惰性二氧化碳活化参与化学反应,使二氧化碳成为有用的化工资源,对解决环境问题和化工原料问题都具有重大的意义。本课题研究以二氧化碳作为温和氧化剂,将乙醇直接氧化,一步合成乙酸乙酯,对促进开发广西酒精的深加工,提高经济效益以及保护环境具有非常实际的意义。  本课题的主要研究内容包括:确定出适合该反应催化剂的最佳组成,研究催化剂的最佳制备条件,研究该催化反应的最佳反应条件。  本实验的方法是将催化剂装入自制的微型反应器中进行还原,再向微型反应器通入 CO2,用计量泵通入乙醇,经预热器气化后进入反应器中进行反应,采用单因素实验和正交实验来考察反应温度、反应压力、乙醇与二氧化碳的进料体积比、乙醇进料速度等因素对乙醇的转化率、乙酸乙酯的产率和选择性的影响。  催化剂的制备是以Cu、Zn、Al为基本组分,添加Cr、Fe、Co进行改性,采用共沉淀法制备,并在微型反应器中考察其催化活性,通过比较分析,得出适合该反应的催化剂的最佳组成为Cu/Zn/Al/Co。  催化剂最佳制备条件的研究过程:运用正交法设计实验,研究各种因素对催化剂活性的影响,并对研究结果进行分析,得出了Cu/Zn/Al/Co催化剂最佳制备条件为:用氢氧化钠作沉淀剂,沉淀时pH值为11,Cu、Zn、Al物质的量之比为9:8:15,加入Co的量为Cu、Zn、Al物质量总和的15%。最后对其中的一些催化剂进行BET、TPD、XRD、TPR的结构表征,结果表明加入Co可明显提高催化剂的活性。  二氧化碳与乙醇反应合成乙酸乙酯的最佳工艺条件的研究过程:先进行单因素试验,然后再运用正交法设计实验,考察了各种实验条件对乙醇的转化率、乙酸乙酯的产率和选择性的影响,并对实验结果进行分析,得出此反应的最佳条件为:反应温度400℃,反应压力0.6MPa,乙醇与二氧化碳进料体积比为1:150,乙醇进料速度为0.3mL/min,在此条件下,乙醇的转化率为53.33%,乙酸乙酯的产率为9.77%,乙酸乙酯的选择性为18.33%。
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