本發(fā)明涉及一種通過(guò)甲酸甲酯異構(gòu)化制乙酸的方法。
背景技術(shù):
乙酸,又名醋酸,是一種重要的化工原料,主要用來(lái)生產(chǎn)醋酸乙烯、醋酸酐、醋酸酯等,全球年產(chǎn)量近1000萬(wàn)噸。目前乙酸主要通過(guò)以Monsanto或CativaTM工藝為代表的甲醇羰化路線進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),催化劑體系為銠或銥系配合物(Adv.Catal.53,2010,1.)。這兩種工藝還存在以下不足之處,需要進(jìn)一步改進(jìn)來(lái)提高經(jīng)濟(jì)性:第一,催化循環(huán)過(guò)程中存在強(qiáng)腐蝕性的HI,反應(yīng)器需要使用非常昂貴的強(qiáng)抗腐蝕性材料;第二,反應(yīng)過(guò)程中有一定量的水存在,水煤氣變換反應(yīng)使得一氧化碳利用率不高;第三,現(xiàn)有工業(yè)化過(guò)程使用均相催化劑,產(chǎn)物與催化劑的分離能量消耗大;第四,銠或銥等貴金屬催化劑價(jià)格非常高;第五,產(chǎn)物乙酸中可能含有微量的碘化物,會(huì)嚴(yán)重影響乙酸的品質(zhì),不利于乙酸下游產(chǎn)品的生產(chǎn)。
CN101613274A公開(kāi)了一種二甲醚羰基化制備乙酸甲酯的方法,其中使用吡啶類(lèi)有機(jī)胺改性的絲光沸石分子篩作為催化劑。但是,該過(guò)程還需要聯(lián)合甲醇制二甲醚、乙酸甲酯水解才能制得乙酸,增加了多步反應(yīng)與分離過(guò)程,影響了經(jīng)濟(jì)性。
WO 2007/128955A1公開(kāi)了一種通過(guò)使醇和/或其反應(yīng)性衍生物與一氧化碳在載銀/或H型-絲光沸石催化劑作用下羰基化來(lái)制備羧酸和/或其酯的方法。但是,催化劑穩(wěn)定性還不夠理想,乙酸選擇性不高。
甲酸甲酯作為C1化學(xué)的基石之一,可用于合成各種酯類(lèi)、酰胺類(lèi)衍生物,由它合成高碳化合物的潛在優(yōu)勢(shì)已引起人們的廣泛興趣。甲酸甲酯在許多工業(yè)反應(yīng)中能作為副產(chǎn)品便宜大量獲得。甲酸甲酯在銠、銥均相催化體系中,在一氧化碳?xì)夥障?,能夠異?gòu)化制備乙酸(J.Mol.Catal.47,1988,117.),但也存在與工業(yè)甲醇羰化制乙酸同樣的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供新的通過(guò)甲酸甲酯異構(gòu)化制備乙酸的方法。
為此,本發(fā)明提供了一種通過(guò)甲酸甲酯異構(gòu)化反應(yīng)制備乙酸的方法,所述方法包括:將原料甲酸甲酯和一氧化碳通過(guò)載有作為催化劑的有機(jī)胺吸附的酸性分子篩的反應(yīng)區(qū),在以下反應(yīng)條件下發(fā)生反應(yīng),由此制備乙酸,
其中,所述酸性分子篩為MOR結(jié)構(gòu)分子篩和FER結(jié)構(gòu)分子篩中的一種或兩種;
所述有機(jī)胺為吡啶、苯胺、環(huán)己胺、哌啶、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的吡啶、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的苯胺、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的環(huán)己胺和被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的哌啶中的一種或多種,所述取代基獨(dú)立地選自鹵素或C1-3烷基;
所述反應(yīng)區(qū)由一個(gè)或多個(gè)通過(guò)串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接的反應(yīng)器構(gòu)成;
所述反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度150~350℃,反應(yīng)壓力0.5~10MPa,甲酸甲酯的質(zhì)量空速0.01~10h-1,一氧化碳與甲酸甲酯的摩爾比為1:1~100:1。
所述酸性分子篩為酸性絲光沸石分子篩和酸性ZSM-35分子篩中的一種或兩種,優(yōu)選絲光沸石。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述酸性分子篩中硅和鋁的原子比為Si/Al=3~100;優(yōu)選地,所述酸性分子篩中硅和鋁的原子比為Si/Al=5~30。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述酸性分子篩中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~10%,優(yōu)選0.1~2%的金屬。
優(yōu)選實(shí)施方案中,金屬為銅、鐵、鎵、銀、鎳或鈷中的一種或者多種。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述金屬通過(guò)原位合成、浸漬或離子交換中的一種或多種方式引入。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述酸性分子篩中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~60%,優(yōu)選10~30%的成型劑。
優(yōu)選實(shí)施方案中,成型劑是氧化鋁、氧化硅或高嶺土中的一種或多種。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度240~300℃,反應(yīng)壓力3~7MPa,甲酸甲酯的質(zhì)量空速0.3~3.0h-1,并且一氧化碳與甲酸 甲酯的摩爾比為5:1~20:1。
在優(yōu)選實(shí)施方案中,所述反應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)的固定床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中的一種或多種。
本發(fā)明的有益效果包括,但不限于:
a.本發(fā)明首次揭示了甲酸甲酯在分子篩催化劑上發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng),高穩(wěn)定性、高轉(zhuǎn)化率、高選擇性生產(chǎn)乙酸,同時(shí)還能聯(lián)產(chǎn)乙酸甲酯,拓展了甲酸甲酯(尤其是副產(chǎn)甲酸甲酯)的用途。
b.與已經(jīng)報(bào)道的甲酸甲酯制乙酸方法相比,本發(fā)明方法使用的原料中不含碘化物助劑,不產(chǎn)生具有嚴(yán)重腐蝕性的氫碘酸(HI),產(chǎn)品乙酸中也不含碘化物,可以節(jié)約反應(yīng)設(shè)備投資和產(chǎn)品深度純化成本;本發(fā)明方法中的反應(yīng)為多相催化過(guò)程,可以大幅度節(jié)約催化劑與產(chǎn)品分離能耗;本發(fā)明方法的分子篩催化劑相對(duì)銠或銥等貴金屬催化劑,價(jià)格非常便宜。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種通過(guò)甲酸甲酯異構(gòu)化反應(yīng)制備乙酸的方法,所述方法包括:將原料甲酸甲酯和一氧化碳通過(guò)載有作為催化劑的有機(jī)胺吸附的酸性分子篩的反應(yīng)區(qū),在以下反應(yīng)條件下發(fā)生反應(yīng),由此制備乙酸;
在本發(fā)明中,酸性分子篩為MOR結(jié)構(gòu)分子篩和FER結(jié)構(gòu)分子篩中的一種或兩種;
在本發(fā)明中,所述反應(yīng)區(qū)由一個(gè)或多個(gè)通過(guò)串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接的反應(yīng)器構(gòu)成;
在本發(fā)明中,所述有機(jī)胺為吡啶、苯胺、環(huán)己胺、哌啶、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的吡啶、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的苯胺、被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的環(huán)己胺和被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的哌啶中的一種或多種,所述取代基獨(dú)立地選自鹵素或C1-3烷基;
優(yōu)選地,所述反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度150~350℃,反應(yīng)壓力0.5~10MPa,甲酸甲酯的質(zhì)量空速0.01~10h-1,一氧化碳與甲酸甲酯的摩爾比為1:1~100:1。
所述鹵素為F、Cl、Br、I。
所述C1-3烷基為甲基、乙基、正丙基、異丙基。
盡管不希望受限于任何理論,本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在上述反應(yīng)區(qū)中主要發(fā)生以下反應(yīng):
HCOOCH3=CH3OH+CO (1)
CH3OH+CO=CH3COOH (2)
2CH3OH=CH3OCH3+H2O (3)
CH3OCH3+CO=CH3COOCH3 (4)
CH3COOCH3+H2O=CH3COOH+CH3OH (5)
其中,甲酸甲酯通過(guò)自分解反應(yīng)(1)產(chǎn)生CO,因此在反應(yīng)中額外加入CO只是為了加快羰基化反應(yīng)(2)的速率,實(shí)際不消耗額外加入的CO。因此,通過(guò)控制反應(yīng)條件,可以高選擇性生成高純度乙酸,此時(shí)相當(dāng)于甲酸甲酯異構(gòu)化制乙酸,如以下反應(yīng)(6)所示:
HCOOCH3=CH3COOH (6)
在本發(fā)明中,吡啶結(jié)構(gòu)式為苯胺結(jié)構(gòu)式為環(huán)己胺結(jié)構(gòu)式為哌啶結(jié)構(gòu)式為它們也可以被一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立地選自鹵素(F、Cl、Br或I)或C1-3烷基(例如CH3、C2H5、C3H7)取代。例如,取代的吡啶可以為:等;取代的苯胺可以為:等;取代的環(huán)己胺可以為:等;取代的哌啶可以為:等。
在本發(fā)明中,作為催化劑的有機(jī)胺吸附的酸性分子篩可以如下制得:將酸性分子篩的催化劑裝填到反應(yīng)管中,在200~300℃的吸附溫度下,通入有機(jī)胺摩爾含量為0.001~3%的有機(jī)胺與選自一氧化碳、氫氣、氮?dú)狻⒖諝饣驓鍤庵械娜我庖环N或多種混合氣,吸附至飽和,然后在該溫度下用選自一氧化碳、氫氣、氮?dú)?、空氣或氬氣的任意一種或多種混合氣吹掃1~6小時(shí),得到有機(jī)胺吸附的酸性分子篩的催化劑。所述有機(jī)胺吸附的酸性分子篩的催化劑中主要含化學(xué)吸附的有機(jī)胺。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,酸性分子篩為絲光沸石分子篩、ZSM-35分子篩、含有MOR結(jié)構(gòu)單元的共晶分子篩或混晶分子篩和含有FER結(jié)構(gòu)單元的共晶分子篩或混晶分子篩中的一種或多種。其中,所述含有MOR結(jié)構(gòu)單元的共晶分子篩是指在分子篩單個(gè)晶體中不僅存在MOR結(jié)構(gòu)層單元,還存在其它分子篩結(jié)構(gòu)層單元,而所述含有MOR結(jié)構(gòu)單元的混晶分子篩是指在分子篩中不僅存在MOR結(jié)構(gòu)晶體,還存在其它分子篩結(jié)構(gòu)晶體;并且所述含有FER結(jié)構(gòu)單元的共晶分子篩是指在分子篩單個(gè)晶體中不僅存在FER結(jié)構(gòu)層單元,還存在其它分子篩結(jié)構(gòu)層單元,而所述含有FER結(jié)構(gòu)單元的混晶分子篩是指在分子篩中不僅存在FER結(jié)構(gòu)晶體,還存在其它分子篩結(jié)構(gòu)晶體。
進(jìn)一步優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述酸性分子篩為純相的絲光沸石分子篩或者ZSM-35分子篩,酸性分子篩進(jìn)一步優(yōu)選純相的絲光沸石分子篩。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述酸性分子篩中硅和鋁的原子比為Si/Al=3~100;更優(yōu)選地,所述酸性分子篩中硅和鋁的原子比優(yōu)選Si/Al=5~30。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述酸性分子篩中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~10%的金屬;更優(yōu)選地,所述酸性分子篩中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~2%的金屬。
優(yōu)選地,本發(fā)明中,所述金屬為銅、鐵、鎵、銀、鎳、鈷中的一種或者多種。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述金屬在分子篩中的位置是分子篩的離子交換位置,或分子篩的孔道或表面上,或分子篩的骨架上的一種或者多種。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述金屬引入的方式是原位合成、浸漬或者離子交換中的一種或者多種。
在本發(fā)明中,所述金屬以離子狀態(tài)存在與離子交換位置,或以金屬氧化物狀態(tài)存在于分子篩的孔道或表面上,或以同晶取代的形式進(jìn)入分子篩骨架T原子上。
本發(fā)明中,酸性分子篩是指氫型分子篩或金屬改性的氫型分子篩。
在本發(fā)明中,所述酸性分子篩可以經(jīng)過(guò)脫硅或脫鋁后處理。所述脫硅后處理是堿溶液處理,并且常用堿溶液有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉的水溶液。所述脫鋁后處理是酸溶液處理或水蒸氣處理。常用酸溶液有鹽酸、硝酸、草酸、檸檬酸、醋酸的水溶液。常用水蒸氣處理溫度為400~700℃。
在本發(fā)明中,所述酸性分子篩可以具有微米結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)、微孔結(jié)構(gòu)、介孔-微孔結(jié)構(gòu)中的一種或幾種。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述催化劑中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~60%的成型劑。更優(yōu)選地,所述催化劑中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%的成型劑。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述催化劑中成型劑是氧化鋁、氧化硅、高嶺土中的一種或多種。
在本發(fā)明中,盡管以一氧化碳作為原料,但是該一氧化碳原料也可以以含有一氧化碳的原料氣提供。并且,所述原料氣可以包含一氧化碳、氫氣和惰性氣體等,其中一氧化碳體積含量為50~100%,氫氣體積含量為0~50%,惰性氣體體積含量為0~50%;惰性氣體包含氮?dú)?,氦氣,氬氣,二氧化碳、甲烷和乙烷中的任意一種或任意幾種的混合。優(yōu)選地,所述原料氣為合成氣。所述合成氣可以通過(guò)煤、天然氣、石油或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述反應(yīng)條件優(yōu)選:反應(yīng)溫度240~300℃,反應(yīng)壓力3~7MPa,甲酸甲酯的質(zhì)量空速0.3~3.0h-1,并且一氧化碳與甲酸甲酯的摩爾比為5:1~20:1。
優(yōu)選地,在本發(fā)明中,所述反應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)的固定床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。更優(yōu)選地,所述反應(yīng)器為一個(gè)或多個(gè)固定床反應(yīng)器。采用連續(xù)反應(yīng)的形式。固定床反應(yīng)器可以為一個(gè),也可以為多個(gè)。當(dāng)采用多個(gè)固定床反應(yīng)器時(shí),反應(yīng)器之間可以是串聯(lián)、并聯(lián)、或者串 聯(lián)與并聯(lián)相結(jié)合的形式。
實(shí)施例
下面結(jié)合具體的實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解,這些實(shí)施例僅用于舉例說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
如無(wú)特殊說(shuō)明,本申請(qǐng)的實(shí)施例中的原料和催化劑均通過(guò)商業(yè)途徑購(gòu)買(mǎi)并直接使用。
實(shí)施例中分析方法以及轉(zhuǎn)化率、選擇性計(jì)算如下:
利用帶有氣體自動(dòng)進(jìn)樣器、FID檢測(cè)器以及FFAP毛細(xì)管柱的Agilent7890氣相色譜儀進(jìn)行自動(dòng)分析。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,轉(zhuǎn)化率和選擇性都基于摩爾數(shù)進(jìn)行計(jì)算:
甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率=[(進(jìn)料中甲酸甲酯摩爾數(shù))-(出料中甲酸甲酯摩爾數(shù))]÷(進(jìn)料中甲酸甲酯摩爾數(shù))×(100%)
乙酸選擇性=(出料中乙酸摩爾數(shù))÷(出料中乙酸、乙酸甲酯與二甲醚的總摩爾數(shù))×(100%)
乙酸甲酯選擇性=(出料中乙酸摩爾數(shù))÷(出料中乙酸、乙酸甲酯與二甲醚的總摩爾數(shù))×(100%)
二甲醚選擇性=(出料中乙酸摩爾數(shù))÷(出料中乙酸、乙酸甲酯與二甲醚的總摩爾數(shù))×(100%)
下面通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明,但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
催化劑制備
實(shí)施例1
將一公斤Si/Al=7的鈉型絲光沸石用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型絲光沸石。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型絲光沸石,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的吡啶與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫, 制得吡啶吸附的酸性絲光沸石分子篩,作為催化劑A,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例2
將一公斤Si/Al=30的鈉型絲光沸石用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型絲光沸石。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型絲光沸石,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的吡啶與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得吡啶吸附的酸性絲光沸石分子篩,作為催化劑B,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例3
將一公斤Si/Al=3的鈉型ZSM-35用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型ZSM-35。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型ZSM-35,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的苯胺與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得苯胺吸附的酸性ZSM-35分子篩,作為催化劑C,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例4
將一公斤Si/Al=15的鈉型ZSM-35用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型ZSM-35。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型ZSM-35,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的環(huán)己胺與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得環(huán)己胺吸附的酸性ZSM-35分子篩,作為催化劑D,制備方法歸納與表1中。
實(shí)施例5
將一公斤Si/Al=100的絲光沸石用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型共晶分子篩。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型共晶分子篩,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的哌啶與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得哌啶吸附的酸性絲光沸石,作為催化劑E,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例6
將一公斤Si/Al=20的鈉型絲光沸石,用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型混晶分子篩。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型絲光沸石,然后用20%氧化鋁擠條成型為Ф3mm×3mm的棒狀沸石分子篩。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的4-甲基吡啶與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得4-甲基吡啶吸附的酸性絲光沸石,作為催化劑F,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例7
將一公斤Si/Al=7的鈉型絲光沸石用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型絲光沸石。銨型絲光沸石與0.1mol/L的硝酸銅溶液在80℃離子交換,得到銅含量為1%的銨型絲光沸石。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到含銅氫型絲光沸石,然后用20%氧化鋁擠條成型為Ф3mm×3mm的棒狀沸石分子篩。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的4-氯吡啶與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得4-氯吡啶吸附的含銅酸性絲光沸石分子篩,作為催化劑G,其組成參見(jiàn)表1。
實(shí)施例8
將一公斤Si/Al=15的鈉型ZSM-35用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型ZSM-35。銨型ZSM-35與0.1mol/L的硝酸銀溶液在80℃離子交換,得到銀含量為0.5%的銨型ZSM-35。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到含銀氫型ZSM-35,然后用20%氧化鋁擠條成型為Ф3mm×3mm的棒狀沸石分子篩。然后將其載入直徑為32mm的不銹鋼固定床反應(yīng)器中,在280℃,常壓下,用500ml/min含0.3%摩爾濃度的環(huán)己胺與氮?dú)饣旌蠚馓幚?小時(shí)至吸附飽和,然后再在280℃,常壓下用500ml/min氮?dú)獯祾?小時(shí),然后降到室溫,制得環(huán)己胺吸附的含銀酸性ZSM-35分子篩,作為催化劑H,其組成參見(jiàn)表1。
對(duì)比例1
將一公斤Si/Al=7的鈉型絲光沸石用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型絲光沸石。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型絲光沸石,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒,作為催化劑I,其組成參見(jiàn)表1。
對(duì)比例2
將一公斤Si/Al=15的鈉型ZSM-35用0.8mol/L的硝酸銨水溶液在80℃交換3次得到銨型ZSM-35。在空氣氣氛下500℃煅燒4h得到氫型ZSM-35,然后壓片成型、粉碎、篩分,制備成5~10目的顆粒,作為催化劑J,其組成參見(jiàn)表1。
表1實(shí)施例1~8和對(duì)比例1~2中的催化劑組成
甲酸甲酯異構(gòu)化制備乙酸
實(shí)施例9
將100g催化劑A裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=260℃,反應(yīng)壓力=5MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=0.5h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=10:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例10
將100g催化劑B裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=240℃,反應(yīng)壓力=7MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=3h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=70:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例11
將100g催化劑C裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=200℃,反應(yīng)壓力=10MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=0.3h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=20:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例12
將100g催化劑D裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=270℃,反應(yīng)壓力=3MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=6h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=15:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例13
將100g催化劑E裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=150℃,反應(yīng)壓力=0.5MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=0.01h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=100:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例14
將100g催化劑F裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=350℃,反應(yīng)壓力=8MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=10h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=1:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例15
將100g催化劑G裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=260℃,反應(yīng)壓力=5MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=0.5h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=5:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
實(shí)施例16
將100g催化劑H裝入內(nèi)徑為32mm的不銹鋼反應(yīng)管內(nèi),在以下條件下反應(yīng):反應(yīng)溫度=270℃,反應(yīng)壓力=3MPa,甲酸甲酯質(zhì)量空速=6h-1,一氧化碳:甲酸甲酯(摩爾比)=50:1。反應(yīng)穩(wěn)定后,用氣相色譜分析產(chǎn)物,計(jì)算原料甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙酸、乙酸甲酯和二甲醚的單程選擇性,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
對(duì)比例3
將實(shí)施例9中的催化劑換為催化劑I,其余步驟和條件都一樣,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
對(duì)比例4
將實(shí)施例12中的催化劑換為催化劑J,其余步驟和條件都一樣,反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2實(shí)施例9~16和對(duì)比例3~4中的催化反應(yīng)結(jié)果
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