论文部分内容阅读
本研究的对以1,2-丙二醇为原料,经过催化氧化,氧化酯化两步反应制备丙酮酸及丙酮酸甲酯的新工艺进行了初步研究。
首先,在固定床上以负载银的分子筛催化剂,空气中的氧为氧化剂气相氧化1,2-丙二醇合成丙酮醛,然后与甲醇气相预混合,同样在固定床上以制备的NbFeAPSO-5双功能分子筛催化剂进行氧化酯化反应合成丙酮酸及丙酮酸甲酯。采用Yoneda基团贡献法,对以1,2-丙二醇制备丙酮酸及丙酮酸甲酯的反应体系热力学进行了计算与分析。估算了丙酮醛(MG)、丙酮酸(PA)和丙酮酸甲酯(MP)的标准生成焓△fHθm、标准Sθm以及拟合了他们的等压热容曲线。结合手册中查到的合成丙酮酸及丙酮酸甲酯反应的其他化合物的热力学数据,对合成丙酮酸及丙酮酸甲酯体系的三个主反应及若干副反应摩尔焓变△rHθm,吉布斯自由能变△rGθ和反应平衡常数K进行了计算与分析。
在此基础上,进行正交试验,得到较优的催化氧化和氧化酯化反应条件。然后,进行工艺条件的单因素优化,最后得到较优的工艺条件为:1,2-丙二醇催化氧化反应的工艺条件:反应温度为为320℃,氧醇摩尔比为1.2,空气的流量为60ml/min,1,2-丙二醇液空速为1.0ml/(gcat·h)。丙酮醛氧化酯化合成丙酮酸及丙酮酸甲酯反应的工艺条件为:反应温度140℃,甲醇液空速为1.1ml/(gcat·h),氧醛的摩尔比为2.2,空气流量为40ml/min。在此条件下,1,2-丙二醇的转化率可以达到69.03%,丙酮醛的选择性为79.57%,丙酮酸和丙酮酸甲酯的收率可达到53.52%左右。在此基础上,最后推导了此工艺合成丙酮酸及丙酮酸甲酯的可能的反应机理。