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关键词：
2,6-二甲基吡啶,甲醇,丙酮,氨化,铅,铁,钴,ZSM-5分子筛
发表时间：
2012-07-05 17:23:08
多金属ZSM_5催化剂的制备及其催化氨化合成2_6_二甲基吡啶
李怡 | -> | 1340| 0| 889.057MB |2,6-二甲基吡啶,甲醇,丙酮,氨化,铅,铁,钴,ZSM-5分子筛
摘要：通过掺杂制备了一系列多金属改性的 ZSM-5 催化剂, 并用于丙酮和甲醇氨化合成 2,6-二甲基吡啶的反应中. 在固定床反应器上筛选出催化性能良好的催化剂 6%Pb-0.5%Fe-0.5%Co/ZSM-5(200), 探讨了过渡金属掺杂的促进作用, 并考察了反应温度、氨醇比、酮醇比、水含量和停留时间对反应性能的影响. 结果表明, 该催化剂在常压、450 °C、氨醇摩尔比 2:1、丙酮与甲醇摩尔比 2:1、水含量 40% 和停留时间 5.5 s 的条件下, 反应 20 h 时, 丙酮转化率为 67.6%, 2,6-二甲基吡啶收率可达 40.3%. 在上述条件下连续反应 42 h 后, 催化剂性能有所下降, 此时 2,6-二甲基吡啶收率降至 23%. 利用空气氧化法对催化剂进行在线再生, 可使催化剂性能基本得到恢复. 同时采用 X 射线衍射、N2 吸附和吡啶吸附红外光谱等方法对催化剂失活原因进行了分析.
吡啶碱类化合物是一类非常重要的含氮杂环化合物, 广泛应用于医药、农药、化工、合成橡胶和染料等领域[1~6]. 2,6-二甲基吡啶是常见的吡啶碱之一,在药物合成上用作缚酸剂, 在许多反应中比其它叔胺缚酸剂表现出更优异的性能[7~9].
2,6-二甲基吡啶早期是从煤焦油中提取出来的.但是, 由于煤焦油的组成复杂, 吡啶碱的含量低, 且存在沸点相近的物质, 使其分离提纯的难度很大, 产品成本较高[10]. 随着吡啶碱类化合物需求量的提高,工业法合成吡啶备受关注[11~13]. 初期, 2,6-二甲基吡啶是由吡啶或 2-甲基吡啶与甲醇直接甲基化合成的[14,15], 但昂贵的催化剂使其工业化受到限制. 随着醛氨法合成吡啶碱的发展[11,16], 人们以甲醛与丙酮催化氨化合成 2,6-二甲基吡啶[17~23], 其中, 具有择形性能的 ZSM-5 分子筛掺杂过渡金属后具有良好的催化性能和较长的寿命[23]. 但是在反应条件下原料甲醛本身容易聚合, 经常堵塞反应装置[24], 同时还缩短催化剂寿命[25]. van der Gaag 等[6]以高硅铝比的ZSM-5 分子筛为催化剂, 用甲醇替代甲醛与丙酮氨化合成出 2,6-二甲基吡啶, 但选择性较低. 若通过改进催化剂性能可提高甲醇法合成 2,6-二甲基吡啶的收率, 其优势是显而易见的. 鉴于此[6,23], 本文向HZSM-5 中掺杂多种过渡金属, 以提高催化剂的脱氢能力, 进而提高 2,6-二甲基吡啶选择性. 同时对催化剂结构进行了表征, 考察了反应温度、氨醇比、反应液组成和停留时间对催化剂性能的影响, 并对催化剂的寿命、失活原因和再生方法进行了研究.
2,6-二甲基吡啶早期是从煤焦油中提取出来的.但是, 由于煤焦油的组成复杂, 吡啶碱的含量低, 且存在沸点相近的物质, 使其分离提纯的难度很大, 产品成本较高[10]. 随着吡啶碱类化合物需求量的提高,工业法合成吡啶备受关注[11~13]. 初期, 2,6-二甲基吡啶是由吡啶或 2-甲基吡啶与甲醇直接甲基化合成的[14,15], 但昂贵的催化剂使其工业化受到限制. 随着醛氨法合成吡啶碱的发展[11,16], 人们以甲醛与丙酮催化氨化合成 2,6-二甲基吡啶[17~23], 其中, 具有择形性能的 ZSM-5 分子筛掺杂过渡金属后具有良好的催化性能和较长的寿命[23]. 但是在反应条件下原料甲醛本身容易聚合, 经常堵塞反应装置[24], 同时还缩短催化剂寿命[25]. van der Gaag 等[6]以高硅铝比的ZSM-5 分子筛为催化剂, 用甲醇替代甲醛与丙酮氨化合成出 2,6-二甲基吡啶, 但选择性较低. 若通过改进催化剂性能可提高甲醇法合成 2,6-二甲基吡啶的收率, 其优势是显而易见的. 鉴于此[6,23], 本文向HZSM-5 中掺杂多种过渡金属, 以提高催化剂的脱氢能力, 进而提高 2,6-二甲基吡啶选择性. 同时对催化剂结构进行了表征, 考察了反应温度、氨醇比、反应液组成和停留时间对催化剂性能的影响, 并对催化剂的寿命、失活原因和再生方法进行了研究.
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