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合成气替代乙烯路线合成乙二醇是Cl化工中重要的课题,适合我国国情,发展前景广阔。该路线由CO催化偶联反应合成草酸二甲酯(DMO)及草酸二甲酯加氢合成乙二醇两步组成,本文对第一步偶联反应所用Pd/α-Al2O3催化剂进行了研究。
首先制各了不同活性组分分布的Pd/α-Al2O3催化剂,采用偏光显微镜,ICP技术和透射电镜对催化剂进行了表征。确定影响催化剂浸渍深度的关键因素是前躯体溶液的pH值,因此可以通过调节浸渍液的pH值来改变活性组分在载体中的浸渍深度。在pH值为12.03时,钯金属离子络合物和载体的相互吸引作用较强,制得了活性层厚度仅为16μm的蛋壳型催化剂。当催化剂活性组分负载量相同时,对催化剂的活性考评结果表明蛋壳型催化剂较均匀型催化剂活性高。
其次考察了活性组分负载量对催化剂浸渍深度和活性的影响,当pH值为12.03时制得了不同钯负载量的催化剂,结果表明催化剂的适宜负载量为0.10%,其浸渍深度为16μm.
第三,建立了球形Pd/α-Al2O3催化剂CO偶联反应合成草酸二甲酯的反应—扩散模型。用MATLAB计算模型中的微分方程,得到了各组分(MN、CO、NO、DMO)在单颗粒Pd/α-Al2O3催化剂内浓度的数值解。结果表明由于内扩散的影响蛋壳型催化剂中活性组分的利用率较均匀型催化剂高,考虑到实际工业使用中催化剂外表面的磨损,因此催化剂活性层厚度应控制在一定的范围内。