乳酸甲酯催化脱水制备丙烯酸及其甲酯的研究

乳酸甲酯催化脱水制备丙烯酸及其甲酯的研究

摘 要：丙烯酸及其酯类是重要的聚合物产品原料。丙烯酸及其酯类制成的聚合物产品具有保色、耐光、耐热、耐老化等许多特性,广泛用于涂料、纺织、粘合剂、造纸、抛光剂、皮革、化纤、高吸水性树脂等行业。本文在大量文献调研的基础上，选择了以乳酸甲酯为原料，以通过离子交换后的分子筛为催化剂的气相催化合成方法。实验在固定床反应器中，研究了分子筛的类型、离子交换剂的影响、反应温度、载气种类对于催化性能的影响。研究表明最佳反应工艺条件为：以K/NaY分子筛为催化剂，乳酸甲酯与甲醇的摩尔比为1:1，进料量为0.22ml·min-1，反应温度为275℃左右，CO2流速为15ml·min-1。丙烯酸和丙烯酸甲酯的总产率为36.7％。

关键词：丙烯酸甲酯；丙烯酸；乳酸甲酯；分子筛

目  录

中文摘要 I

英文摘要 II

目  录 III

1  绪  论 1

1.1 丙烯酸的化学合成 2

1.1.1 氯乙醇氰化钠法 2

1.1.2 氰乙醇法 2

1.1.3 烯酮-甲醛法 2

1.1.4 高压Reppe法 3

1.1.5 丙烯腈水解法 3

1.1.6 β－羟基丙酸脱水法 3

1.1.7 二卤代丙酸酯法 3

1.1.8 丙烯直接氧化法 4

1.1.9 乳酸及其酯类直接脱水生成丙烯酸及其酯 4

1.2 丙烯酸的生物合成 6

1.2.1 利用微生物由糖直接生产丙烯酸 6

1.2.2 利用生物转化乳酸生产丙烯酸 7

1.2.3 利用微生物转化丙烯酰胺生产丙烯酸 8

1.3 路线选择 9

1.4 反应机理 10

1.4.1 分子筛的特性 10

1.4.2 B酸和L酸理论 10

1.4.3 碳正离子的产生和反应 11

1.4.4 反应机理 11

2  实验部分 12

2.1 实验药品 12

2.2 实验仪器和设备 12

2.3 实验过程 12

2.3.1 催化剂的制备 12

2.3.2 实验过程 13

2.3.3 粗产品的分离提纯 13

2.4 催化反应装置 14

2.5 反应产物分析和收率计算方法 15

3  结果与讨论 16

3.1 分子筛类型对催化效率的影响 16

3.2 离子类型对催化效率的影响 17

3.3 温度对反应和催化剂的影响 19

3.4 载气种类对反应的影响 20

4  总结与展望 22

4.1 主要结论 22

4.2 研究展望 22

致  谢 23

参考文献 24