论文部分内容阅读
甲缩醛(Dimethoxymethane，DMM)是一种重要的甲醇下游产品，具有毒性小、沸点较低、含氧量高、溶解性好等特点，用途十分广泛。传统的甲缩醛生产工艺是醇醛缩合反应法，但该工艺存在工艺流程复杂，能耗较大，对设备腐蚀严重等问题。甲醇一步氧化直接合成甲缩醛的工艺因其绿色环保而受到越来越多研究者的关注，但是目前基本都集中在气相法催化剂的研究，对甲醇液相一步氧化合成甲缩醛催化剂的研究很少。甲醇液相直接氧化合成甲缩醛是一种较为新颖的工艺路线，工艺流程简单，安全性高，具有潜在的工业化应用前景。 本论文系统研究了卤化铜-咪唑离子液体催化剂体系对甲醇液相一步氧化制甲缩醛的催化性能。结果表明，CuBr2-1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([emim]Cl)的催化性能最好。研究了[emim]Cl/CuBr2的摩尔比、CuBr2-[emim]Cl用量、反应温度、氧气压力、反应时间和[emim]Cl含水量对CuBr2-[emim]Cl催化性能的影响，发现在[emim]Cl与CuBr2摩尔比为0.5∶1，CuBr2浓度为0.3mmol/mL，反应温度为130℃，氧气初始压力为3.0MPa和反应时间为4h的优化反应条件下，甲醇的转化率为27.0％，甲缩醛的选择性达到了92.2％。对CuBr2-[emim]Cl催化剂体系的重复使用性能进行了考察，研究发现在重复使用9次后，该催化剂依然具有较好的催化活性，甲醇的转化率为25.9％，甲缩醛的选择性为91.2％。 对卤化铜-吡啶离子液体催化体系进行系统研究后，发现CuBr2-N-乙基吡啶溴盐([epy]Br)的催化效果最好。研究了CuBr2/[epy]Br的摩尔比、CuBr2-[epy]Br用量、反应温度、氧气压力、反应时间和[epy]Br含水量对CuBr2-[epy]Br催化性能的影响。发现在CuBr2与[epy]Br摩尔比为1∶1，CuBr2浓度为0.2mmol/mL，反应温度为130℃、氧气压力为3.0MPa和反应时间为4h的优化反应条件下，甲醇的转化率为26.1％，甲缩醛的选择性达到了95.0％。对CuBr2-[epy]Br催化剂体系的重复使用性能进行了考察，研究发现在重复使用9次后，该催化剂依然保持较高的催化活性，甲醇的转化率为24.3％，甲缩醛的选择性为92.1％。 初步探究了咪唑离子液体和吡啶离子液体促进甲醇液相氧化合成甲缩醛的原因，认为离子液体能够提供特殊的溶解性能和适宜的弱酸性环境以及与CuBr2发生相互作用，形成了新的络合物，从而对反应起到较好的促进作用。