论文总字数：18029字

摘 要

本论文通过浸渍法制备了一系列Pt/Al₂O₃-WO₃/ZrO₂催化剂，在连续流动固定床反应器系统中考察了Pt/Al₂O₃-WO₃/ZrO₂催化剂催化四氢糠醇加氢制备1,5-戊二醇的反应性能，通过H₂程序升温脱附(H₂-TPD)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等方法对催化剂的H₂吸附性能和酸性等理化性质进行表征，并与催化剂反应性能进行关联。结果表明：添加Al₂O₃使WO₃/ZrO₂催化剂机械强度增加，Al₂O₃含量越高，催化剂机械强度越好；Al₂O₃的添加也增加了WO₃/ZrO₂催化剂载体的酸量，提高了四氢糠醇的转化率。另外考察了反应条件对催化剂性能影响，发现水作为反应溶剂有利于促进四氢糠醇在催化剂上转化生成1,5-戊二醇; 随着质量空速增加，四氢糠醇转化率逐渐下降，但是1,5-戊二醇的选择性在不断增加。

关键词：氧化钨；四氢糠醇；1,5-戊二醇；加氢

Effect of Al₂O₃ on the Performance of Pt/WO₃/ZrO₂ Catalyst for Tetrahydrofurfuryl Alcohol Hydrogenation

ABSTRACT

In this work, a series of Pt/Al₂O₃-WO₃/ZrO₂ catalysts were prepared by impregnation method. Hydrogenation of tetrahydrofurfuryl alcohol to 1,5-pentanediol was performed over these catalysts in a continuous flow fixed-bed reactor. The catalysts were characterized by the techniques of H₂ temperature-programmed desorption (H₂-TPD), NH₃ temperature-programmed desorption (NH₃-TPD). The results showed that Al₂O₃ increased the mechanical strength of Pt/WO₃/ZrO₂ catalyst, the higher Al₂O₃ contents, the better mechanical strength of the catalyst. The amount of acid also increases when Al₂O₃ adds into Pt/WO₃/ZrO₂ catalyst and the conversion of tetrahydrofurfuryl alcohol was improved. The influence of reaction conditions on tetrahydrofurfuryl alcohol hydrogenation reaction has been studied. The results showed that the water as a reaction solvent can promote tetrahydrofurfuryl alcohol hydrogenation. With WHSV increased, the conversion of tetrahydrofurfuryl alcohol gradually declined, but the selectivity of 1,5-pentaediol was increasing.

Key Words: Tungsten oxide；Tetrahydrofurfuryl alcohol; 1,5-pentanediol; Hydrogenation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 1,5-戊二醇的性质和用途 1

1.3 1,5-戊二醇的合成方法 1

1.3.1 乙烯醚和丙烯醛合成法 2

1.3.2 戊二酸二甲酯加氢法 2

1.3.3 1,5-戊二醛加氢法 2

1.3.4 四氢糠醇法 3

1.4 本章小结 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验试剂 8

2.2 催化剂的制备 8

2.3 催化剂表征方法 9

2.3.1 四氢糠醇催化反应装置 9

2.3.2 NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD） 10

2.3.3 H₂程序升温脱附（H₂-TPD） 11

2.4 产物分析及计算方法 11

第三章Pt/Al₂O₃-WO₃/ZrO₂催化剂催化四氢糠醇加氢性能 13

3.1 氧化铝添加量对催化剂催化四氢糠醇加氢反应性能的影响 13

3.2 Al₂O₃添加对催化剂氢吸附量的影响 14

3.3 Al₂O₃的添加对催化剂载体酸量的影响 15

3.4 氧化铝添加量对催化剂载体机械强度的影响 16

3.5 四氢糠醇质量空速对催化剂催化四氢糠醇加氢反应性能的影响 17

3.6 初始水含量对催化剂催化四氢糠醇加氢反应性能的影响 18

结论 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

21世纪以来，随着石化资源日益枯竭和社会对环境问题关注度的不断增加，环境友好型可再生资源愈加受到科学家们青睐。生物质资源是指可从玉米芯，秸秆，木质纤维素扥不可食用的农业废弃物中获得，可以替代石化资源的环境友好型可再生资源。开展将生物质资源高效转化为有机化学品的技术研究不但能解决农业废弃物的环境污染问题，而且能有效缓解全球对石化资源日渐紧张的需求^[1-7]。

近年来通过催化四氢糠醇加氢得到1,5-戊二醇的研究已经取得较好成果，由于四氢糠醇较易获得，四氢糠醇经过加氢开环可转化为1,2-戊二醇、1,5-戊二醇，进而作为多种聚酯，聚氨酯的单体，具有广泛用途和商业前景^[8]。目前四氢糠醇催化加氢制备1,5-戊二醇的研究还很少，均处于研究阶段，所以本论文着重介绍了以四氢糠醇催化加氢制备1,5-戊二醇。

1.2 1,5-戊二醇的性质和用途

1,5-戊二醇常温下是无色、无味、粘稠液体，熔点-18 ℃，沸点239 ℃，可燃。1,5-戊二醇是一种直链二元醇，是重要的化工中间体，赋予了合成聚氨酯等产品许多优良特性，广泛用于制造聚氨酯，增塑剂，喷墨油墨，涂料和香料等产品。随着人们环保意识的增强，使用非石化资源生产1,5-戊二醇逐渐受到世界关注。目前国外的BASF公司，GFS化学品公司等拥有成熟的生产技术，但在国内还没有成熟技术^[8]。

1.3 1,5-戊二醇的合成方法

1,5-戊二醇的合成路线可分为不可再生路线和可再生路线，不可再生路线是以石化资源作为起始原料，根据反应原料的不同可将其划分为乙烯醚和丙烯醛合成法^[9]、戊二酸二甲酯加氢法^[10]、1,5-戊二醛加氢法等^[11]，可再生路线是使用来源于生物质的四氢糠醇为原料。

1.3.1 乙烯醚和丙烯醛合成法

乙烯基乙醚和丙烯醛在90℃常压条件下进行催化缩合反应生成3,4-二氢吡喃，再将3,4-二氢吡喃经无机酸催化反应，得到戊二醛，戊二醛经铜铬催化剂催化加氢，得到产物1,5-戊二醇。这种方法的好处是副产物少，安全性好，但缺点是原料资源并不丰富且价格很高、目的产物的收率低、工艺操作复杂，因此这种方法只适合制备合成香料原料的小批量生产^[9]。

请支付后下载全文，论文总字数：18029字