直接法合成碳酸二甲酯催化研究.pdf

1、CO2是主要溫室氣體，也是一種易獲得的資源，若將其合成綠色化工產(chǎn)品碳酸二甲酯(DMC)，可以解決CO2去向與有效利用的問題。目前CO2與甲醇制備DMC反應(yīng)路徑備受關(guān)注，但是目前反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)需要高效催化劑以及良好工藝體系。MCM-48因其特殊三維孔道結(jié)構(gòu)在大分子催化方面更具優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)催化活性中心且水熱穩(wěn)定性較低。本文將銅鎳摻雜入經(jīng)過改性的具有良好水熱穩(wěn)定性能的MCM-48中，制備出性能優(yōu)異的催化劑;利用模擬軟件gPROMS，在固

2、定床反應(yīng)器中對(duì)CO2與甲醇生成DMC的反應(yīng)進(jìn)行了溫度分布和濃度分布等的數(shù)值模擬。
　　通過水熱合成法在含氟體系中制備MCM-48，將銅鎳金屬摻雜入MCM-48中，并通過XRD、SEM、TEM、FTIR、ICP-AES等方法表征樣品。
　　結(jié)果表明:
　　(1)當(dāng)n(KF)/n(Si)=0.10時(shí)，制備的MCM-48結(jié)構(gòu)性能以及外貌形態(tài)較好，且可促進(jìn)MCM-48骨架結(jié)構(gòu)組裝更完善使其水熱穩(wěn)定性有一定的提高;
　　(

3、2)n(M)/n(Si)在0.005-0.030范圍(M=Cu或Ni)都可以制備出具有MCM-48（I(a3)d）立方結(jié)構(gòu)且摻雜銅鎳量較高的M-MCM-48，且摻雜銅時(shí)存在一最優(yōu)值即n(Cu)/n(Si)=0.015，并制備出結(jié)構(gòu)性能良好的摻雜銅鎳雙金屬的MCM-48(n(Cu+Ni)/n(Si)=0.01-0.02）;
　　(3)n(CTAB)/n(Si)對(duì)摻雜雜原子的MCM-48結(jié)構(gòu)有一定影響。
　　采用兩步晶化法，合成

4、孔壁中含有MFI結(jié)構(gòu)的MCM-48/ZSM-5介微孔復(fù)合分子篩，且將銅鎳金屬摻雜入其中，樣品的結(jié)構(gòu)性能通過XRD、FTIR、SEM、TEM等方法表征分析。
　　結(jié)果表明:
　　(1)在第一步晶化過程中n(NaOH)/n(Si)=0.3，第一步晶化時(shí)間4h，n(Na2SO4)/n(Si)在0.005-0.015可制備出結(jié)構(gòu)性能良好的孔壁微孔化的MCM-48/ZSM-5;
　　(2)在上述基礎(chǔ)上，當(dāng)摻雜n(M2+)/n(S

5、i)=0.005-0.015時(shí)，可制得具有介微孔結(jié)構(gòu)的Cu(Ni)-MCM-48/ZSM-5，且當(dāng)n(M2+)/n(Si)=0.01時(shí)，所制備的Cu(Ni)-ZM-3-0.01擁有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能。
　　在同時(shí)考慮傳質(zhì)、傳熱、流體流動(dòng)以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的情況下，嘗試通過偏微分方程來(lái)描述軸向及徑向上的溫度、濃度分布，從而建立了二維反應(yīng)器模型。以此模型為基礎(chǔ)，來(lái)對(duì)二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯反應(yīng)進(jìn)行模擬，得到原料及產(chǎn)物在反應(yīng)器中的濃度分布、