乙烯羰基化制备丙醛反应工艺研究

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丙醛作为一种重要的工业产品与原料,是很多化工产品的中间体,广泛应用于油漆、塑料、橡胶、医药、农药等行业。在工业生产丙醛工艺中,多采用乙烯羰基化方法。目前,国内丙醛的生产规模达不到市场的需求,丙醛多依靠进口,从而限制了丙醛下游产品的生产,也制约了高度依赖丙醛的产业的发展。所以,对丙醛生产工艺的开发与研究有着良好的发展前景及市场应用价值。
  本文基于乙烯羰基化生产丙醛的方法。首先采用间歇反应探究反应条件,分别考察反应温度、反应压力、铑催化剂初始浓度和三苯基膦加入量对反应的影响,确定的最佳反应条件为:一氧化碳、乙烯、氢气的进料摩尔比例为1∶1∶1.08,反应体系的温度控制在85-90℃,反应体系的压力控制在1.30-1.40MPa,反应催化剂铑初始浓度控制在150ppm,三苯基膦加入量为溶剂丙醛的5wt%。同时考察了反应体系中水的影响,根据反应结果并结合配位化学理论,得出杂质水和铑的配位作用占据了铑催化剂的反应物活性位,从而阻碍了乙烯羰基化反应的进行。
  接着利用间歇反应得到的参数进行连续反应生产丙醛,研究了连续反应的停留时间对乙烯转化率和丙醛选择性的影响,得到最佳停留时间为1h。在一氧化碳、乙烯、氢气的加料摩尔比为1∶1∶1.08,反应压力为1.3MPa,反应温度为85℃,铑催化剂浓度为120ppm,三苯基膦的加入量为溶剂丙醛的5wt%条件下,进行40h的实验,考察铑催化剂稳定性。发现乙烯转化率保持在86%左右,丙醛选择性保持在99.5%左右,表明该催化剂稳定性良好。
  最后,将温度和铑催化剂浓度作为变量,借助在高压反应釜中进行的间歇反应实验对动力学进行了考察,得到了反应压力随时间的变化关系。通过对时间压力曲线的分析与计算,求出了动力学方程的相关系数,最终得到了动力学方程和表观活化能,Ea为64.0kJ/mol。
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