铅氧化铝催化剂的制备研究
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,I(氨气)为l:1:4]、催化剂用量为2 g、反应温度
万方数据
无机盐工业
第40卷第1期
440℃、空速1 000 h一的条件下,考察了不同氧化铝 载体的催化剂在醛氨缩合反应中的催化性能,结果 见表1。由表1可以看到,吡啶、2一甲基吡啶、3一 甲基吡啶、4一甲基吡啶总收率变化呈现出一定的规
律性。当载体比表面降低时,吡啶、2一甲基吡啶、 3一甲基吡啶、4一甲基吡啶以及吡啶总收率在比表 面为175 m2/g时达到一个最高值,此后比表面降低 总收率下降。因此,在其他条件不变的情况下改变 氧化铝载体比表面对醛氨缩合反应的影响非常显 著。通过实验发现,用于醛氨缩合反应的Pb/A1:0, 催化剂最适宜的比表面范围在170—185 m2/g、孔容
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wk.baidu.com
20/(。)
l—-350℃;2—-550℃;3—650℃;4—_750℃
图4不同焙烧温度催化剂的XRD谱图
3 结论
1)Pb/A]20,催化剂最适宜的氧化铝载体比表 面170—185 m2/g、孔容1.6—2.0 cm3/g、平均孔径 34 nnl。2)Pb负载的质量分数在2.5%一4.0%时, 产物的选择性较好,质量分数为70%一80%。3)催 化剂的焙烧温度在500-550℃时的活性较好,产品 收率比较高,吡啶总收率达90%以上。4)XRD表明 催化剂结构稳定,耐高温,Pb在氧化铝载体上分散
第40卷第1期
无机盐工业
2008年1月
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
39
铅/氧化铝催化剂的制备研究
陈永生。孙春晖,李佳 (天津化工研究设计院,天津300131)
摘 要:工业上应用最广的合成吡啶的催化剂是Ph/ZSM一5催化剂。研究了在铅/氧化铝(Pb/A120,)催化剂
上的醛氨缩合生成吡啶的反应,考察了不同氧化铝载体、铅负载量、催化剂焙烧温度对催化剂性能的影响,并对催
1.6~2.0 cm3/g、平均孔径34 m。
93.0%,67.8%,后又缓慢降低。当铅质量分数为 2.7%时,3一甲基吡啶和其他甲基吡啶的选择性最 好,达到18.7%,9.3%。反应中乙醛的转化率在 85%左右。因此,以Pb/A1:0,为催化剂合成吡啶及 其衍生物的反应中,铅负载量在2.5%一4.0%时, 产物的选择性较好。
永\ 趔 靴 嫂
图2焙烧温度对催化剂性能的影响
2.4催化剂表征结果 图3为不同Pb负载量催化剂的XRD测定结
果。比较显示,经Pb改性后氧化铝的骨架结构变化 不大。当Pb负载的质量分数大于2.7%时,在2p 为290出现PbO晶相的衍射峰,并且峰强度随负载 量的增加而加强。PbO在氧化铝表面呈高度分散状 态;随Pb负载量的增加,部分以PbO晶相形式存在
催化剂的开发应用,已发表论文10余篇,申请专利5项。 联系方式:022—26689248
国际柠檬酸行业面临三大威胁
为了应对成本费用不断上涨的压力,西方柠檬酸生产商 又在提高它们的产品价格。近年来,由于受到生产成本较低 的亚洲厂家的竞争以及原材料费用持续走高,美国和欧洲柠 檬酸生产厂家逐渐被挤压到了无利可图的境地。然而,成本 相对低廉的亚洲产品并不是对西方柠檬酸市场构成的唯一 威胁。另外一大问题是原材料,目前,原材料所处的环境日 益趋紧。淀粉和甜味剂之类食品配料对玉米的争夺越来越 激烈,玉米的量只有那么多,因此,柠檬酸生产厂家的压力越 来越大,不得不采取一种平衡的策略。柠檬酸行业面临的第 二个挑战,是使用玉米开发生物燃料的活动在过去一年来方 兴未艾,从而进一步推动了柠檬酸成本的上涨。
体,浸渍5 h,120℃烘干12 h,550℃焙烧4 h,分别 制得Pb负载量(质量分数)为I.0%,2.5%, 4.O%,6.O%,8.5%的Pb/A1203催化剂。 1.2催化剂活性实验
将物质的量比为l:1的甲醛和乙醛的混合溶液
(质量分数37%水溶液)和氨在室温下,分别用两台 微量计量泵同时进料气化。混合气体通过装填2 g 催化剂的68 mm、总长为120 mill的不锈钢管,控制 温度440 oC,空速1 000 h一,常压反应。产物用日 本岛津GC一8A气相色谱仪分析。 1.3催化剂的表征
湖北两化工厂合作生产双氧水
江汉油田盐化工总厂与武汉无机盐化工厂日前签订了 5万t/a双氧水项目合作生产协议。江汉油田盐化工总厂是 中国最大的漂粉精生产销售商和重要的离子膜氯碱生产销 售商,具有较强的氢气供给能力、雄厚的技术实力和完善的 供汽及污水处理系统;武汉无机盐化工厂双氧水生产技术先 进,市场营销网络成熟。
《 掣 嫩 蚓
表1催化剂中不同氧化铝载体对反应的影响
载体比表面/(m2·g_1)孔容/(cm3·g.1)平均孔径/m
2.2活性物质负载量的影响”’ 对催化剂来讲,活性物质含量的多少,直接影响
其活性和选择性。如果活性物质含量低,催化剂的 活性中心少,那么催化剂的活性就低;如果活性物质 含量过多,将引起催化剂内孔结构的改变,也会影响 催化剂的性能。同时在催化剂的制备过程中,由于 追求催化剂中的活性组分含量高,因而浸渍液中的 活性物质浓度大,浸渍液的粘度也就越大,活性组分 向载体内部扩散的速度减慢,达到浸渍完全的时间 延长,致使催化剂活性中心在催化剂的内孔表面分 布不均,这就大大降低了催化剂的活性和选择性。 因此催化剂活性物质负载量应有一个最佳值。图1 为负载不同量Pb的催化剂的活性实验结果。由图 l可以看到,随着催化剂中Pb(以金属铅计)质量分 数的增加,主产物的总选择性和吡啶的选择性在小 于3.6%时有明显提高,分别由61.0%,43.5%升至
催化剂x射线衍射分析(XRD)在日本理学D/ max一2500型x射线衍射仪上进行,Cu靶,石墨单
色滤光片,狭缝SS/DS 10,RS 0.15咖,工作电压
50 kV,电流200 mA,扫描范围50一80。。
2结果与讨论
2.1 不同氧化铝载体对催化剂活性的影响 在进料物质的量比固定[n(甲醛):n(乙醛):
化剂进行了Ⅺm表征。结果表明:在氧化铝载体比表面170—185 m2/g、孔容1.6—2.0 cm3/g、平均孔径34 nm,铅
负载量在质量分数2.5%-4.0%,催化剂焙烧温度在500—550℃时,制备的催化剂性能最好,烷基吡啶的收率可
达90%。
关键词:毗啶;氧化铝载体;催化剂
中图分类号:TQl34.33
。
均匀。
参考文献:
[1]蒋动,毛东森,杨为民,等.吡啶碱的合成及应用前景[J].应用 化工,2003,32(1):15—17.
C2]周焕文,于世均,徐杰,等.吡啶及其衍生物催化合成进展及应 用前景[J].工业催化,2001,9(3):26-32.
[3](;irish K,JocelyII A,John P.Pyridine/picoline production procee6:US,5994550[P].1999—11-30.
Abstract:Pb/ZSM-5 w∞the most widely applied catalyst in synthesizing the pyridine in industry.The aldehyde aln- mop_is condensation reaction on lead/alumina(Pb/A1203)catalyst wag studied.Effects of reaction parameters。such船dif- ferent A1203 carrierlPb loading amount。calcination temperature of catalyst 011 catalytic performances were investigated and the Pb/A1203 catalyst Wag characterized by XRD.The results showed that the optimum conditions were..A1203 carrier’s spe- ciilc surface wa6 170—185 mZ/g;pore volume Wag I.6—2.0 cm3/g;and average pore size waft 34 rim;loading amount of Pb Wag 2.5%-4.O%l mass fraction);and calcination temperature of catalyst Wag 500—550'13.Under these conditions the performances of the prepared catalyst were the best and the yield of alkylpyridine could reach 90%. Key words:pyridine;alumina carrier;catalyst
吡啶是重要的有机溶剂和精细化工原料,广泛 应用于合成橡胶、染料、医药及农药领域。生产方法 有煤焦副产物回收制取法、工业催化合成法等,目前 应用最广的合成路线是乙醛、甲醛和氨合成法,即以 乙醛、甲醛和氨为原料,在Pb/ZSM一5催化剂存在 下,用固定床或流化床直接合成吡啶¨‘31。
1 实验部分
1.1 Pb/A1203催化剂的制备MJ 将一定浓度的硝酸铅溶液分别浸渍于氧化铝载
万方数据
2008年1月
陈永生等:铅/氧化铝催化剂的制备研究
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于催化剂中。
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l—旬.8%;2一1.5%;3—-2.7%;4—弓.7%; 5—4.9%;6一Pb0;7一A1203
图3不同负载量(质量分数)的催化剂的XRD谱图
图4为不同焙烧温度的Pb(质量分数2.7%)/ A1:0,催化剂的XRD谱图。由图4可知,各催化剂 样品都保持了灿:O,的特征衍射峰,即经过高温焙 烧后催化剂保持了完整结构,即使经780 oC高温焙 烧,结构也没有被破坏,这说明A1:0,具有优异的热 稳定性。
柠檬酸行业将面临的第三个挑战,是随着柠檬酸的用途 不断扩大,更大规模的采购活动也将更加频繁。尤其是有关 清洁剂的法案可能将会在不久之后禁止这些产品使用磷酸
盐,这将意味着越来越多的清洁剂生产商可能会转向两种主 要的替代原料——柠檬酸或柠檬酸钠。
柠檬酸生产厂家警告说,随着这类法案的实施以及由此 改变供方市场的现状,这有可能会对柠檬酸的供应产生严重 的影响。由于这种原料的应用日益多样化,预计在2009年 之前,柠檬酸的销售将会强劲增长,市场价值超过20亿美 元。
文献标识码:A -文章编号:1006—4990(2008)01—0039一03
Study on synthesis of lead/alumina catalyst
Chen Yongsheng,Sun Chunhui,Li Jia (Tianfin Research&Oesign Institute ofChemical Industry-Tianjin 300131,China)
图1催化剂中Pb负载量对催化剂性能的影响
2.3焙烧温度对催化剂活性的影响(见图2)哺】 焙烧温度一般是根据催化剂的使用温度、活性
物质母体的分解温度、活性物质形成特定晶型的温 度和载体热稳定性而确定的。焙烧温度直接关系到 活性中心的晶型、晶格和催化剂的内孔结构,宏观表 现为催化剂的比表面、孔容和内孔半径的大小。分 别将Pb(质量分数3.0%)/A1:O。催化剂在350, 550,650,780℃焙烧4 h,乙醛的转化率大于75%, 主产物的选择性变化如图2所示:随着焙烧温度的 提高,总选择性、吡啶和其他甲基吡啶的选择性均先 逐渐增加后降低,在500—550℃时,总选择性最高 为91.O%,总收率最高为69.5%。可以看出,焙烧 温度在500—550℃时催化剂的活性较好,产率比较 高。
[4]粱诫.毗啶及其衍生物的生产与应用[J].化工文摘,2003(8):
2l一22.
[5]刘长令.吡啶类系列化合物[J].精细与专用化学品,2006,14. (16):31-32.
[6]张进,肖国民.ZSM一5型分子筛的表面酸性与催化活性[J]. 分子催化,2002,16(4):307—311.
收稿日期:2007—09—27 作者简介:陈永生(1965一),男,高级工程师,主要从事精细化工
万方数据
无机盐工业
第40卷第1期
440℃、空速1 000 h一的条件下,考察了不同氧化铝 载体的催化剂在醛氨缩合反应中的催化性能,结果 见表1。由表1可以看到,吡啶、2一甲基吡啶、3一 甲基吡啶、4一甲基吡啶总收率变化呈现出一定的规
律性。当载体比表面降低时,吡啶、2一甲基吡啶、 3一甲基吡啶、4一甲基吡啶以及吡啶总收率在比表 面为175 m2/g时达到一个最高值,此后比表面降低 总收率下降。因此,在其他条件不变的情况下改变 氧化铝载体比表面对醛氨缩合反应的影响非常显 著。通过实验发现,用于醛氨缩合反应的Pb/A1:0, 催化剂最适宜的比表面范围在170—185 m2/g、孔容
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图4不同焙烧温度催化剂的XRD谱图
3 结论
1)Pb/A]20,催化剂最适宜的氧化铝载体比表 面170—185 m2/g、孔容1.6—2.0 cm3/g、平均孔径 34 nnl。2)Pb负载的质量分数在2.5%一4.0%时, 产物的选择性较好,质量分数为70%一80%。3)催 化剂的焙烧温度在500-550℃时的活性较好,产品 收率比较高,吡啶总收率达90%以上。4)XRD表明 催化剂结构稳定,耐高温,Pb在氧化铝载体上分散
第40卷第1期
无机盐工业
2008年1月
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
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铅/氧化铝催化剂的制备研究
陈永生。孙春晖,李佳 (天津化工研究设计院,天津300131)
摘 要:工业上应用最广的合成吡啶的催化剂是Ph/ZSM一5催化剂。研究了在铅/氧化铝(Pb/A120,)催化剂
上的醛氨缩合生成吡啶的反应,考察了不同氧化铝载体、铅负载量、催化剂焙烧温度对催化剂性能的影响,并对催
1.6~2.0 cm3/g、平均孔径34 m。
93.0%,67.8%,后又缓慢降低。当铅质量分数为 2.7%时,3一甲基吡啶和其他甲基吡啶的选择性最 好,达到18.7%,9.3%。反应中乙醛的转化率在 85%左右。因此,以Pb/A1:0,为催化剂合成吡啶及 其衍生物的反应中,铅负载量在2.5%一4.0%时, 产物的选择性较好。
永\ 趔 靴 嫂
图2焙烧温度对催化剂性能的影响
2.4催化剂表征结果 图3为不同Pb负载量催化剂的XRD测定结
果。比较显示,经Pb改性后氧化铝的骨架结构变化 不大。当Pb负载的质量分数大于2.7%时,在2p 为290出现PbO晶相的衍射峰,并且峰强度随负载 量的增加而加强。PbO在氧化铝表面呈高度分散状 态;随Pb负载量的增加,部分以PbO晶相形式存在
催化剂的开发应用,已发表论文10余篇,申请专利5项。 联系方式:022—26689248
国际柠檬酸行业面临三大威胁
为了应对成本费用不断上涨的压力,西方柠檬酸生产商 又在提高它们的产品价格。近年来,由于受到生产成本较低 的亚洲厂家的竞争以及原材料费用持续走高,美国和欧洲柠 檬酸生产厂家逐渐被挤压到了无利可图的境地。然而,成本 相对低廉的亚洲产品并不是对西方柠檬酸市场构成的唯一 威胁。另外一大问题是原材料,目前,原材料所处的环境日 益趋紧。淀粉和甜味剂之类食品配料对玉米的争夺越来越 激烈,玉米的量只有那么多,因此,柠檬酸生产厂家的压力越 来越大,不得不采取一种平衡的策略。柠檬酸行业面临的第 二个挑战,是使用玉米开发生物燃料的活动在过去一年来方 兴未艾,从而进一步推动了柠檬酸成本的上涨。
体,浸渍5 h,120℃烘干12 h,550℃焙烧4 h,分别 制得Pb负载量(质量分数)为I.0%,2.5%, 4.O%,6.O%,8.5%的Pb/A1203催化剂。 1.2催化剂活性实验
将物质的量比为l:1的甲醛和乙醛的混合溶液
(质量分数37%水溶液)和氨在室温下,分别用两台 微量计量泵同时进料气化。混合气体通过装填2 g 催化剂的68 mm、总长为120 mill的不锈钢管,控制 温度440 oC,空速1 000 h一,常压反应。产物用日 本岛津GC一8A气相色谱仪分析。 1.3催化剂的表征
湖北两化工厂合作生产双氧水
江汉油田盐化工总厂与武汉无机盐化工厂日前签订了 5万t/a双氧水项目合作生产协议。江汉油田盐化工总厂是 中国最大的漂粉精生产销售商和重要的离子膜氯碱生产销 售商,具有较强的氢气供给能力、雄厚的技术实力和完善的 供汽及污水处理系统;武汉无机盐化工厂双氧水生产技术先 进,市场营销网络成熟。
《 掣 嫩 蚓
表1催化剂中不同氧化铝载体对反应的影响
载体比表面/(m2·g_1)孔容/(cm3·g.1)平均孔径/m
2.2活性物质负载量的影响”’ 对催化剂来讲,活性物质含量的多少,直接影响
其活性和选择性。如果活性物质含量低,催化剂的 活性中心少,那么催化剂的活性就低;如果活性物质 含量过多,将引起催化剂内孔结构的改变,也会影响 催化剂的性能。同时在催化剂的制备过程中,由于 追求催化剂中的活性组分含量高,因而浸渍液中的 活性物质浓度大,浸渍液的粘度也就越大,活性组分 向载体内部扩散的速度减慢,达到浸渍完全的时间 延长,致使催化剂活性中心在催化剂的内孔表面分 布不均,这就大大降低了催化剂的活性和选择性。 因此催化剂活性物质负载量应有一个最佳值。图1 为负载不同量Pb的催化剂的活性实验结果。由图 l可以看到,随着催化剂中Pb(以金属铅计)质量分 数的增加,主产物的总选择性和吡啶的选择性在小 于3.6%时有明显提高,分别由61.0%,43.5%升至
催化剂x射线衍射分析(XRD)在日本理学D/ max一2500型x射线衍射仪上进行,Cu靶,石墨单
色滤光片,狭缝SS/DS 10,RS 0.15咖,工作电压
50 kV,电流200 mA,扫描范围50一80。。
2结果与讨论
2.1 不同氧化铝载体对催化剂活性的影响 在进料物质的量比固定[n(甲醛):n(乙醛):
化剂进行了Ⅺm表征。结果表明:在氧化铝载体比表面170—185 m2/g、孔容1.6—2.0 cm3/g、平均孔径34 nm,铅
负载量在质量分数2.5%-4.0%,催化剂焙烧温度在500—550℃时,制备的催化剂性能最好,烷基吡啶的收率可
达90%。
关键词:毗啶;氧化铝载体;催化剂
中图分类号:TQl34.33
。
均匀。
参考文献:
[1]蒋动,毛东森,杨为民,等.吡啶碱的合成及应用前景[J].应用 化工,2003,32(1):15—17.
C2]周焕文,于世均,徐杰,等.吡啶及其衍生物催化合成进展及应 用前景[J].工业催化,2001,9(3):26-32.
[3](;irish K,JocelyII A,John P.Pyridine/picoline production procee6:US,5994550[P].1999—11-30.
Abstract:Pb/ZSM-5 w∞the most widely applied catalyst in synthesizing the pyridine in industry.The aldehyde aln- mop_is condensation reaction on lead/alumina(Pb/A1203)catalyst wag studied.Effects of reaction parameters。such船dif- ferent A1203 carrierlPb loading amount。calcination temperature of catalyst 011 catalytic performances were investigated and the Pb/A1203 catalyst Wag characterized by XRD.The results showed that the optimum conditions were..A1203 carrier’s spe- ciilc surface wa6 170—185 mZ/g;pore volume Wag I.6—2.0 cm3/g;and average pore size waft 34 rim;loading amount of Pb Wag 2.5%-4.O%l mass fraction);and calcination temperature of catalyst Wag 500—550'13.Under these conditions the performances of the prepared catalyst were the best and the yield of alkylpyridine could reach 90%. Key words:pyridine;alumina carrier;catalyst
吡啶是重要的有机溶剂和精细化工原料,广泛 应用于合成橡胶、染料、医药及农药领域。生产方法 有煤焦副产物回收制取法、工业催化合成法等,目前 应用最广的合成路线是乙醛、甲醛和氨合成法,即以 乙醛、甲醛和氨为原料,在Pb/ZSM一5催化剂存在 下,用固定床或流化床直接合成吡啶¨‘31。
1 实验部分
1.1 Pb/A1203催化剂的制备MJ 将一定浓度的硝酸铅溶液分别浸渍于氧化铝载
万方数据
2008年1月
陈永生等:铅/氧化铝催化剂的制备研究
41
于催化剂中。
5
15
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20/(。)
l—旬.8%;2一1.5%;3—-2.7%;4—弓.7%; 5—4.9%;6一Pb0;7一A1203
图3不同负载量(质量分数)的催化剂的XRD谱图
图4为不同焙烧温度的Pb(质量分数2.7%)/ A1:0,催化剂的XRD谱图。由图4可知,各催化剂 样品都保持了灿:O,的特征衍射峰,即经过高温焙 烧后催化剂保持了完整结构,即使经780 oC高温焙 烧,结构也没有被破坏,这说明A1:0,具有优异的热 稳定性。
柠檬酸行业将面临的第三个挑战,是随着柠檬酸的用途 不断扩大,更大规模的采购活动也将更加频繁。尤其是有关 清洁剂的法案可能将会在不久之后禁止这些产品使用磷酸
盐,这将意味着越来越多的清洁剂生产商可能会转向两种主 要的替代原料——柠檬酸或柠檬酸钠。
柠檬酸生产厂家警告说,随着这类法案的实施以及由此 改变供方市场的现状,这有可能会对柠檬酸的供应产生严重 的影响。由于这种原料的应用日益多样化,预计在2009年 之前,柠檬酸的销售将会强劲增长,市场价值超过20亿美 元。
文献标识码:A -文章编号:1006—4990(2008)01—0039一03
Study on synthesis of lead/alumina catalyst
Chen Yongsheng,Sun Chunhui,Li Jia (Tianfin Research&Oesign Institute ofChemical Industry-Tianjin 300131,China)
图1催化剂中Pb负载量对催化剂性能的影响
2.3焙烧温度对催化剂活性的影响(见图2)哺】 焙烧温度一般是根据催化剂的使用温度、活性
物质母体的分解温度、活性物质形成特定晶型的温 度和载体热稳定性而确定的。焙烧温度直接关系到 活性中心的晶型、晶格和催化剂的内孔结构,宏观表 现为催化剂的比表面、孔容和内孔半径的大小。分 别将Pb(质量分数3.0%)/A1:O。催化剂在350, 550,650,780℃焙烧4 h,乙醛的转化率大于75%, 主产物的选择性变化如图2所示:随着焙烧温度的 提高,总选择性、吡啶和其他甲基吡啶的选择性均先 逐渐增加后降低,在500—550℃时,总选择性最高 为91.O%,总收率最高为69.5%。可以看出,焙烧 温度在500—550℃时催化剂的活性较好,产率比较 高。
[4]粱诫.毗啶及其衍生物的生产与应用[J].化工文摘,2003(8):
2l一22.
[5]刘长令.吡啶类系列化合物[J].精细与专用化学品,2006,14. (16):31-32.
[6]张进,肖国民.ZSM一5型分子筛的表面酸性与催化活性[J]. 分子催化,2002,16(4):307—311.
收稿日期:2007—09—27 作者简介:陈永生(1965一),男,高级工程师,主要从事精细化工