Cu-Zn-FeSiO2 催化剂用于乙酸加氢酯化的研究.pdfVIP

第 31 卷第 3 期 化学反应工程与工艺 Vol 31, No 3 2015 年 6 月 Chemical Reaction Engineering and Technology June 2015 文章编号：1001—7631 ( 2015 ) 03—0208—05 Cu-Zn-Fe/SiO 催化剂用于乙酸加氢酯化的研究 2 林 丽，窦 梅，陈 磊，南碎飞 浙江大学化学工程与生物工程学院，浙江 杭州 310027 摘要：研究添加助剂 Fe 制得的 Cu-Zn-Fe/SiO 催化剂在乙酸酯化加氢反应中的催化性能。对不同 Fe 的添加 2 量、反应温度、压力、液空速度（LHSV ）下的反应结果的考察表明，Cu-Zn-7%Fe/SiO2 催化剂（相对于载体 SiO2 ，Fe 的质量分数为7% ）在325 ℃、1.9 MPa、LHSV 为 0.6 h-1 、H2 与乙酸的物质的量比为 20 的条件下 的催化反应效果最好，乙酸的转化率达到 100%，乙酸乙酯的选择性达到 79.7% 。X 射线衍射（XRD ）分析 表明，适量的 Fe 加入使催化剂在还原后出现了新相（Fe O ，ZnFe O 和 Fe ），同时改变了催化剂上 Cu 晶相 2 3 2 4 的分散度及结晶度，从而提高了催化剂的活性。添加了7%Fe 助剂后，Cu-Zn-Fe/SiO2 催化剂对乙酸乙酯的选 择性提高了 7.8%，在 15 h 内的催化稳定性也同时提高。 关键词：乙酸 乙醇 乙酸乙酯 选择性加氢 非贵金属催化剂 铁助剂 中图分类号：TQ203.2 文献标识码：A 由于工业和交通运输业等对醇、醚和酯的需求量大，将廉价的羧酸转化成相应的醇、醚、酯具有 很高的商业价值[1] 。乙酸加氢制备醇和酯的反应因具有高效清洁的特点，已引起了人们广泛的关注， 相关专利中主要提出了两类乙酸加氢的催化剂：贵金属催化剂[2-5]和非贵金属催化剂[6-10] 。贵金属催化 剂中 Pt-Sn 催化剂，催化活性较高，且对醇、酯等的选择性也高，但是这种催化剂价格昂贵、成本高。 非贵金属的 Co 基催化剂、Cu 基催化剂、Cu-Zn 基催化剂，催化活性低，对反应条件的要求严苛，难 以在温和的条件下催化羧酸气相加氢制备醇、酯。 助催化剂有利于催化剂活性的提高。以 Al 为助催化剂制得的 CuO/ZnAl O [8]、CuO/ZnO/Al O [9] 2 4 2 3 和 Cu-Zn/Al O [10]催化剂提高了羧酸选择性加氢反应的催化活性。Fe 也是一种性能良好的助催化剂， 2 3 如 Fe 助剂能明显地改变 CuO/Al O 催化剂中 Cu 的分布、分散度和价态，增加铜物种的含量，从而提 2 3 高其在 CO2 与 H2 合成甲醇反应中的催化活性[11] 。另外，Fe 的添加量及添加顺序对 Rh-Mn-Li/SiO2 在 合成气合成 C2 氧化物反应中的催化活性有很大影响[12,13] 。基于Fe 良好的助催化性能，本研究首次以 Fe 作为助催化剂，研究 Cu-Zn-Fe 在乙酸加氢反应中的催化性能及稳定性，考察 Fe 的加入对催化剂活 性及稳定性的影响，以及反应条件（反应温度、压力、液空速度）对催化效果的影响。 1 实验部分 1.1 催化剂制备 催化剂采用共浸渍的方法制备：无定性 SiO2 在 120 ℃下活化24 h 后冷却至室温