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《探究甲烷液相選擇性催化氧化制甲醇的研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、西北大學(xué)碩士學(xué)位論文甲烷液相選擇性催化氧化制甲醇的研究姓名:曹凱申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):化學(xué)工程指導(dǎo)教師:張秀成20040501摘要本文分析了甲烷液相選擇性催化氧化制甲醇的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究了甲烷在發(fā)煙硫酸中選擇性催化氧化制甲醇的工藝路線。篩選出了該反應(yīng)體系的最佳催化劑;考察了Vz0,和Iz催化下工藝條件對(duì)反應(yīng)過程的影響;結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)導(dǎo)出了在V:0,和I:催化下的催化機(jī)理;確定了在V:0,催化下的反應(yīng)速率方程式;最后,對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算。在催化劑的篩選中,考察了過渡金屬鹽及氧化物催化劑、碘
2、系列催化劑和雜多酸、過渡金屬配合物與有機(jī)金屬化合物催化劑。認(rèn)為v205和12是最適宜的催化劑。在工藝條件的選擇中,分別研究了在v:O,和I:催化下,反應(yīng)溫度、催化劑加入量、反應(yīng)時(shí)間和發(fā)煙硫酸中SO,的含量對(duì)反應(yīng)的影響。篩選出的V20,催化下的最優(yōu)工藝條件是:反應(yīng)溫度l80"(2,催化劑用量O.25m01/1,反應(yīng)時(shí)間2h,發(fā)煙硫酸中S03含量50wt%。在最優(yōu)工藝條件下甲烷轉(zhuǎn)化率為54.5%,甲醇收率為45.5%。I:催化下的最優(yōu)工藝條件是:反應(yīng)溫度200"C,催化劑用量O.099mol/l,反應(yīng)時(shí)間3h
3、,發(fā)煙硫酸中S03含量50wt%。在最優(yōu)工藝條件下甲烷轉(zhuǎn)化率為82.7%,甲醇收率為70.5%。在催化機(jī)理的研究中,用實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了甲烷在發(fā)煙硫酸中選擇性催化氧化的自由基機(jī)理,認(rèn)為該反應(yīng)屬親電取代機(jī)理。并結(jié)合文獻(xiàn)推出了在V:0,和12催化下的催化機(jī)理。在反應(yīng)速率的研究中,從壓力一一時(shí)間瞌線出發(fā),推出了在V:O,催化下的反應(yīng)速率方程式,確認(rèn)該反應(yīng)屬一級(jí)反應(yīng)。在熱力學(xué)計(jì)算中,運(yùn)用Gaussian98軟件對(duì)整個(gè)體系可能發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算,并得到了若干結(jié)論。關(guān)鍵詞甲烷液相催化氧化硫酸單甲酯甲醇STUDYO
4、NTHECATALYTICSELECTIVEOXIDATIoNOFMETHm厄TO她刪OLINLIQUIDPHASEAbstract11圮currentresearchingofcatalyticselectiveoxidationofmethanetomcthanolinliquidphaseathomeandabroadwasreviewedinthispaper.nlcprocessofselectiveoxidationofmethanetomethanolinoleumwasstudied.Th
5、eappropriatecatalystwasselectedandtheeffectofprocessconditionsonthereactioncatalysedbyV20sand12Wasdiscussed.ThecatalyticmechanismofthereactioncatalysedbyV205and12wasdeducedbasedupontheliteratureandexperiments.ThereactionratecatalysedbyV205Wasascertained.T
6、hermodynamicanalysisonthereactionsystemWascarriedout.Intllepartofcatalyst’Sevaluation.transitionmetalssaltandoxide;variousiodinecompounds;hetreopolyacids,transitionmetalsligandcomplexandmenlo-organiccompoundwerestudied.Amongthem,thebestresultWasgivenbyV20
7、5andl2.Inthepartofoptimizingprocessconditions,theinfluenceoftemperature,theamountofcatalysts,reactiontimeandthecontentofS03inoleumWasdiscussedrespectively.ForthereactioncatalysedbyV20s,thereactionconditionsrecommendedareasfollows:reactiontemperature180℃,a
8、mountofV,OE0.25mol/1,reactiontime2h,也econtentofS03inoleurn50wt%.Undertheoptimumprocessconditions血econversionofCH4iS54.4%andtheyieldofCH30HiS45.5%.Forthereactioncatalysedby12.thereactionconditionsrecommendedareasfoll