1. 研究目的与意义
环己甲酸是一种重要的化工医药中间体，环己基甲酸及其衍生物也是重要的有机化工原料和药物的中间体,在药物合成及新材料研发中具有广泛的应用价值。如环己基甲酸可用于治疗血吸虫病药物吡喹酮的合成，同时还可用于制备光固化剂1-羟基环己基苯基甲酮。它是一种高效、耐黄变的自由基型固体光引发剂，被誉为现代工业最重要的自由基光引发剂之一,具有储存时间长，引发效率高、紫外吸收范围广等优点，被广泛应用于纸张、金属、塑料、建筑材料、涂料等领域。催化加氢反应通常生成产物和水，如果过程控制得当，反应很少生成其他副产物，因此符合高离子性和绿色化学的要求。现在工业上环己甲酸的生产就是通过金属选择性催化氢化苯甲酸制得。苯甲酸选择性加氢制取环己基甲酸是SNIA公司甲苯法制备己内酰胺工艺的重要步骤之一，常用的催化剂有Pd/C、Ru/C、Rh-Pt、Ni/SiO2等，使用最多的是Pd/C。但在苯甲酸加氢制备环己基甲酸过程中会发生脱羧反应，生成的CO会使催化剂失活，为延长催化剂的使用寿命，需要加入甲烷化助剂，主要有镍甲烷助剂和钌甲烷助剂。本课题利用钯碳催化剂进行苯甲酸制备环己甲酸，找到合适的组合催化剂并进行配套工艺开发，主要是延长催化剂寿命及采用连续化工艺，改变目前化工生产环己基甲酸的串联四反应釜成为单反应釜，采用复合型催化剂，提高反应转化效率，进而提高生产效益，克服三废处理难的问题。
2. 国内外研究现状分析
一般情况下，工业催化剂的制备方法的特殊步骤多是专利秘密或是工厂的技术秘密。对于苯甲酸选择性加氢制备环己基甲酸的催化剂，工业上使用的是Pd/C催化剂，加氢反应是在160℃～170℃，1.2～1.4MPa条件下于釜式反应器中进行。因为催化剂Pd形状是粉末型，难与反应物和产物分离，为回收贵金属钯，需要将钯碳催化剂与反应体系的其他组分分离，这就要求反应物苯甲酸完全转化，为减少后续处理步骤，工业上通常采用四釜串联反应装置，不仅工序复杂，而且产物环己甲酸与催化剂长时间接触，还使二次反应增多，反应的选择性降低。同时Pd/C催化剂在洗涤分离、再生过程中损失也较大，导致贵金属钯流失也较严重。国外采用有机金属固载化的方法制备Pt-有机载体催化剂，在室温下就可以进行苯甲酸加氢反应生产环己甲酸，并且转化率接近100%。但是该催化剂在工业生产过程中仍存在分离、回收和再生的问题。前苏联曾公开一种由多孔烃类聚合物载Pd的催化剂用于苯甲酸加氢催化制备环己基甲酸，载体粒径大小为50～500nm，比表面为75～640m2/g，平均的内孔直径为0.34～0.36nm；苯甲酸加氢在釜式反应器中进行，这种催化剂也适用于芳环化合物的加氢。德国公开了一种由苯甲酸加氢生产环己甲酸的方法，该方法要求最好使用水蒸气饱和了的氢气，但苯甲酸的含水量不能超过3%，最好是不超过1%，其采用的Pd质量含量约为5.0%，最好是0.25%～5.0%，反应温度是160℃～250℃，压力为0.1MPa～4.0MPa。该方法的苯甲酸转化率较高。总之到目前为止，对苯甲酸选择性加氢制备环己甲酸的催化剂及工艺方法的研究均较少，尤其是对采用固定床反应器进行苯甲酸加氢制备环己甲酸的方法还未见相关文献报道。中石化发明了一种选用固定床反应器进行苯甲酸加氢的制备环己甲酸的方法，正对Pd/C催化剂为粉末状的问题，选用一种弱酸性的氧化铝为载体，负载是具有加氢功能的金属活性组分，制得条形催化剂，可用于固定床反应器，使流程简化，催化剂具有高选择性、易于再生的优点，特别是负载贵金属时，易回收失活的催化剂、损失小。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：先利用现有的5%pd/c进行工艺的摸索，包括温度、压力、投料比和溶剂等的考察，然后是考察催化剂的使用寿命，先进行反应釜间歇工艺操作，后采用连续工艺进行反应。项目难点是贵金属催化剂易受到co中毒，需要加入助剂钌、钡或者组合催化剂，项目的重点是连续化工艺条件确认及寿命测试。本课题主要是加入氯化钯和氯化钌甲烷助剂。
研究计划：
本学期结束前查阅文献，了解苯甲酸的基本理化性质，苯甲酸的生产方法，苯甲酸的加氢技术及典型的工艺流程及其工业加氢技术应用实例。
4. 研究创新点
目前化工行业普遍采用四釜串联反应装置进行苯甲酸催化加氢反应，不仅工序复杂，而且产物环己甲酸与催化剂长时间接触，还使二次反应增多，反应的选择性降低。本试验通过减少操作步骤，降低因操作过多带来的催化剂损失，采用迅凯新材料技术有限公司自主研发的的复合型催化剂，此催化剂具有较长的使用寿命，同时有效避免催化剂因CO中毒而失活，最终将反应转化率提高到100%,选择性达到99%以上，使加氢成本低于5000元/吨。
