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ReOx/CeO2 催化甲醇选择氧化制甲酸甲酯动力学研究

2021-02-10刘俊龙胡玉婷高智伟万建东师瑞娟

宿州学院学报 2021年12期
关键词:催化剂

刘俊龙,胡玉婷,高智伟,万建东,詹 建,师瑞娟*

1.阜阳师范大学化学与材料工程学院,安徽阜阳,236041;2.环境污染物降解与监测安徽省重点实验室,安徽阜阳,236041;3.阜阳踏诺生物科技有限公司,安徽阜阳,236041

甲酸甲酯是C1化学领域一种重要的中间物分子[1],通过甲酸甲酯可以生产甲酸、乙酸、碳酸二甲酯等50多种产物[2]。目前甲酸甲酯全球年产能超过1 000万吨,产量已超过800万吨,随着下游产物的不断开发,需求不断扩大,产量也逐年提高。目前工业上甲酸甲酯的主要生产方法有两种,一种是甲醇羰基化法[3],该方法是采用甲醇钠作催化剂,在液相条件下催化甲醇和CO反应生产甲酸甲酯。但是甲醇钠催化剂对CO原料气体中的杂质,尤其是CO2和H2O非常敏感,会导致甲醇钠催化剂失活以及后续分离困难。另一种甲酸甲酯的生产方法是甲醇气相脱氢法[4-5],该过程主要利用Cu基催化剂,在气相条件下,通过甲醇直接脱氢实现。但是,甲醇脱氢反应是热力学限制反应。虽然高温条件有利于转化率的提高,但是反应是吸热过程,耗能较高,并且高温条件下甲酸甲酯又会产生严重的分解反应。

甲醇选择氧化制甲酸甲酯是热力学有利的反应,可以突破直接脱氢热力学的限制,实现甲醇原料的高转化率,是一条有希望的甲酸甲酯合成路线。但是,在氧气存在条件下甲醇容易深度氧化生产CO2,因此寻找一种温和条件下高选择性的甲醇选择氧化制甲酸甲酯催化剂是该路线的关键。V2O5/TiO2[6]、MoO3/SnO2[7]、Au-Pd[8-9]、Cu-Pd[10]、Au-Ag[11]以及纳米多孔Au[12]等催化材料被发现对该反应有催化效果,但这类催化剂受到操作温度窗口窄、产物收率低、贵金属资源稀缺等诸多因素的影响,目前均处于研究阶段,没有成功的工业化的案例。……

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