高效Cu基催化剂在1,4-环己烷二甲酸二甲酯加氢制备1,4-环己烷二甲醇反应中的研究

作     者：彭士超 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李辉

授予年度：2016年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：1,4-环己烷二甲酸二甲酯 1,4-环己烷二甲醇 酯加氢 铜基催化 

摘      要：1,4-环己烷二甲醇(CHDM)是工业上一种生产聚酯和聚酯纤维的重要原料。由于其分子结构具有较高的对称性,可以替代乙二醇或者其他的多元醇生产具有良好热稳定和热塑性的聚酯树脂。CHDM主要由对苯二甲酸二甲酯(DMT)经两步不同的加氢反应制得:由DMT苯环加氢生成1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD),再通过酯加氢经中间产物4-(甲氧羰基)环己烷甲醇(MHMCC)最后生成CHDM。第一步苯环加氢以Pd/Al2O3为催化剂,第二步酯加氢多采用铜铬催化剂。但是含铬催化剂会严重污染环境。因此,设计新型无铬催化剂非常重要。本论文的思想是通过在铜基催化剂中添加不同的助剂制备出了高比表面积、高转化率和选择性的催化剂,并应用于DMCD加氢制备CHDM的反应中。同时采用大量表征解释了催化剂的结构与性能的关系。全文的研究方向主要围绕以下几个方面展开:(1)采用共沉淀法制备了不同比例的CuMgAlO催化剂,并将其用于1,4-环己烷二甲酸二甲酯加氢制1,4-环己烷二甲醇反应中,结果表明CuMgAlO的活性最高。当反应温度为180℃,反应压力为4 MPa时,其转化率可达99%以上,1,4-环己烷二甲醇的选择性可达96%,反应500小时后稳定性依然很好。(2)在第一章的基础上,添加Zn为助剂,继续采用共沉淀的方法制备了不同Zn/Mg比例的CuZnMgAlO催化剂。通过调变不同的反应温度、空速等条件后,最终确定反应温度为170℃,反应压力为4 MPa,反应液为1wt%的DMCD/甲醇溶液,LHSV为1.6×10mol DMCD g Cus。与上一部分工作相比较,添加Zn之后的反应温度有所降低,并且在提高空速的情况下,CuZnMgAlO(700℃焙烧)催化剂不仅提高了反应的活性,并且一定程度上提高了催化剂的稳定性。