甲醇羰基合成醋酸催化剂实验分析

贺星淳 曹彬

西安石油大学化学化工学院 陕西 西安 710065

摘要：甲醇碳化法在醋酸生产中意义重大。通过选取碳化活性高、非贵金属镍为主活性组分，以比表面积较大的活性炭为载体，对甲醇羰基合成醋酸催化剂开展实验研究，并对甲醇气相碳基化中相关影响因素进行探索。

关键词：甲醇碳化法 醋酸 催化剂 羰基

Catalyst experiment analysis of synthesis acetic acid by methanol carbonyl method

He Xingchun，Cao Bin

Xi’an Shiyou University；Shanxi Xi’an 710065

Abstract：Methanol carbonation is of great significance in acetic acid production. The carbonylation activity of methanol was studied by selecting activated carbon as the main active component and the activated carbon as the carrier，Then the related factors influencing were studied.

Keywords：methanol carbonation； acetic acid； catalyst； carbonyl

目前醋酸及其衍生物生产主要采用甲醇碳化法，以Monsanto公司的均相催化合成为主要代表，但其催化剂主要为金属锗，由于价格非常昂贵，生产过程中锗的流失严重影响到醋酸的生产。因此，寻找经济有效的廉价催化剂显得尤为重要。基于此，本文通过实验研究，对甲醇碳化法催化剂进行探索性实验研究。1 甲醇碳基化法原理

甲醇碳基化合成法为典型的“原子经济性”反应，是在催化剂作用下将碳基引入有机化合物分子，使得碳原子增加，成为羧酸、酸酐以及羧酸醋等，主要包括以下反应：ROH+CO→RCOOH；RCOOH+ROH→RCOOR+H2O；RCOOR+ H2O→RCOOH+ROH；RCOOR+CO→（RCO）2O；ROR+CO→RCOOR；ROR+2CO→（RCO）2O。甲醇碳基化法具有重要地位，合成醋酸后可形成较多及其有用的衍生物。目前主要包括甲醇液相碳基化和甲醇气相碳基化两种方法。图1 反应流程与装置示意图

2.3.1 液相分析

基于甲醇、水不易分离，而强烈拖尾现象也会使得分离不易。因此，选择固定相为高分子多孔小球、减尾剂为间苯二甲酸、气相色谱仪为GC-9790以及热导检测器。从而开展定性和定量分析，定性分析根据出峰顺序，确定不同组分保留时间；定量分析为减小测量误差，使用峰面积校正归一法。精密度及准确度分析均表明该方法可靠。2 催化剂实验研究2.1 实验材料

本文主要使用镍基催化剂来完成甲醇碳基化法，实验仪器包括压力表、平流泵、加热套、质量流量控制器、程序升温仪、背压阀、气相色谱仪、流量计、阀门、电子分析天平、微型反应器。实验试剂包括：甲醇、碘甲烷、一氧化碳、醋酸甲酯、氢气、氮气、醋酸、六水镍、六水铜、六水镧、六水醋酸锌、六水铈、稀、间苯二甲酸、GDX-103、活性炭等。2.3.2 气相分析

对CO、CO2、CH4、等气相产物采用Porapak-Q法进行分析定量，确定出其校正因子分别为0.862，1.000，1.158，0.953。最后对催化剂的活性、选择性选用甲醇转化率、产物选择性、羰化产物收率、有效产物收率等进行评价。以Ni含量的改变控制Ni/AC催化剂，将不同催化剂开展实验，测定Ni含量对催化剂的影响。最终确定出Ni含量为8%时，催化剂性能达到最优，甲醇转化率、碳化产物总收率均最好。2.2 实验步骤

催化剂通过过量浸渍法进行制备，首先将镍化合物制作为前体溶液，通过浸渍将其负载在活性炭上，浸渍24h后进行干燥得到催化剂（图1）。参考文献

[1]李好管.合成醋酸新工艺进展[J].化学工业与工程技术，2001，22 （2）： 10-13.

[2]张倩.甲醇气相羰基合成醋酸及衍生物的催化剂研究[D].南京：南京工业大学，2006.

2.3 实验分析

该反应过程中，产物主要包括液相、气相两种。液相为水、甲醇、醋酸甲酯、碘甲烷以及醋酸等，气相则为CO、CO2、甲烷、二甲醚等。 84