1. 研究目的与意义
铜铋催化剂目前用于催化合成1,4-丁炔二醇(BYD),BYD再经催化加氢制备成的1,4-丁二醇(BDO)是一种重要的有机合成中间体,用于生产四氢呋喃(THF)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、 聚氨酯(PU)、聚四亚甲基乙二醇醚(PTMEG)等。近年来由于PTMEG,PU弹性纤维以及PBT树脂等的不断发展,推动了世界1,4-丁二醇的生产和发展,而炔醛法的BYD合成催化剂铜铋催化剂主要来源于进口,国内虽然也有工业催化剂,但性能还有待提高。本课题主要开发出高性能的无载体型铜铋催化剂,总结出不同制备条件出来的铜铋催化剂对产品催化性能的影响,得到最佳工艺条件,为工业应用提供参考。
2. 国内外研究现状分析
目前合成1,4-丁炔二醇主要采用醛炔化法,即甲醛水溶液和乙炔在催化剂条件下进行合成。国内外在炔醛化催化剂的研究报道中较多的是关于铜铋负载型催化剂中载体的研究,已见报道的载体有SiO2-MgO、SiO2、Al2O3、尖晶石和活性炭等。以分子筛和硅酸镁为载体制备的1, 4-丁炔二醇催化剂,这类催化剂多采用浸渍法,由于铜的负载量受到限制,因此催化剂的使用寿命短;同时,焙烧还会产生大量氮氧化物,造成环保问题。SiO2-MgO复合材料具有良好的稳定性、特殊的表面酸碱性及优异的结构可调控性等优点,以SiO2-MgO复合物为载体的铜铭催化剂在炔醛化反应中表现出较高的活性,是具有工业应用前景的炔醛化催化剂载体。罗平,赵新明等制备Eq201型催化剂是一种适用于甲醛与乙炔在淤浆床中反应制1, 4-丁炔二醇的铜系催化剂,实验表明,该催化剂具有活性好、寿命长、流失少等显著优点,具有明显的工业应用价值。但是由于负载型催化剂的制备过程较为复杂,近年来催化剂的研究开始转向无负载型催化剂方面,并且取得了一定的成果,蒋健等通过均匀沉淀法制备纳米CuO-Bi2O3催化剂,DuPont 人工合成的孔雀石以及之后出现的含Bi的孔雀石都具有稳定性好、活性高的特点。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:研究铜铋催化剂制备的原料、制备方法、催化剂用量、反应温度与反应时间,催化加氢压力等各种工艺条件对催化性能的影响,研究催化加氢的更合适的装置。
计划:1~2周,了解铜铋催化剂的制备原理过程以及合成BYD的工艺流程,规划实验方案;3~5周,进行实验;6~8周,试验数据处理、试验结果分析及图表、研究初步结论,补充实验;9~10周整合要点及展望;11~13周,论文撰写;14周,准备答辩。
4. 研究创新点
1.采用沉淀法自制碱式碳酸铜,将铋融入其中形成稳定结构
2.研发的是无载体型铜铋催化剂
