欧世盛催化剂点评设备助力琥珀酸二甲酯加氢制 γ-丁内酯的动力学研讨

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欧世盛催化剂点评设备助力琥珀酸二甲酯加氢制 γ-丁内酯的动力学研讨

时间：2025-09-07 12:43:24 来源：bob电竞官网

　　琥珀酸二甲酯（DMS）加氢制 γ- 丁内酯（GBL）在出产医药、农药和电池电解液等高的附加价值化学品中至关重要。本研讨选用自主研制的铜基催化剂和微型固定床反响器，体系调查了温度、压力、氢酯比对反响功能的影响。根据试验数据树立了本征动力学模型，经过规范回归办法确认了反响速率常数和活化能。该模型与观测数据符合杰出，为反响动力学供给了见地。经过试验数据验证标明，该模型在各种条件下均有较好的一致性。敏感性剖析证明了模型的稳健性，使其可用于工艺优化。这种动力学剖析为进步工业 GBL 出产的功率和本钱效益供给了见地，旨在进步全体工艺的产率和功率。

　　研讨布景与含义杰出：GBL 作为重要化工中间体运用广泛，传统出产办法存在限制，而 DMS 加氢制 GBL 有优势，且低压下本征动力学研讨匮乏，凸显本研讨的必要性。

　　试验规划全面：具体的介绍了试验资料、催化剂、设备及产品剖析办法，经过预试验确认了动力学试验的条件规划，为后续研讨奠定根底。

　　动力学模型构建谨慎：根据反响途径假定，推导了本征动力学模型，经表里分散消除试验保证数据牢靠，参数拟合及模型验证根据成果得出模型适用性强。

　　资料预备：运用纯度为 99% 的琥珀酸二甲酯（DMS），99.999% 的氢气，以及甲醇、γ- 丁内酯等色谱纯试剂。

　　催化剂选用与表征：选用金属组成为 Cu、Zn 和 Al 的 CuZnAl 催化剂，对其晶相结构、织构性质等进行体系表征。

　　试验设备与流程：运用微型固定床加氢设备，将催化剂与石英砂混合装填，操控氢气通入和 DMS 运送，保持反响压力，对产品进行冷凝搜集。

　　产品剖析：选用配备特定毛细管柱的安捷伦 8860 气相色谱仪，经过面积归一化法，在设定的温度程序下对反响物和产品进行定量剖析。

　　预试验：在DMS的加氢进程中，压力、温度以及氢/酯比对转化率和产品散布有着明显的影响。动力学研讨在大于210℃，低于1.6 MPa，氢/酯比小于100的条件下进行。

　　动力学研讨：经过挑选粒径大于20意图催化剂消除内分散，进步供料速度（线）消除外分散。根据下图所示的加氢途径和Langmuir–Hinshelwood模型来描绘反响物、产品以及氢的吸附与解吸进程，根据Hougen–Watson模型提出了反响机制，在该机制中氢进行解离吸附。

　　参数拟合和模型验证：在适度进步温度的情况下，BDO（1,4-丁二醇）脱氢的逆反响更简单进行，然后有利于添加或进步 GBL 的产值并完结其挑选性出产。大于0.9的决定系数阐明开发的模型与试验数据符合。

　　本研讨对铜基催化剂上琥珀酸二甲酯（DMS）加氢制 γ- 丁内酯（GBL）进行了具体的动力学剖析。所树立的本征动力学模型为反响机理供给了重要见地，并为工艺优化供给了要害参数。该研讨确认了影响 DMS 转化率和 GBL 挑选性的重要的条件，包含温度、压力和氢酯比，并对这一些要素进行了体系研讨，以树立牢靠的动力学模型。所树立的模型与试验数据符合杰出，标明其稳健性和在工艺规划中的适用性。

　　研讨成果提出了最大化 GBL 产率的最佳反响条件，为工业规划出产供给了有用攻略。未来的研讨应重视更广泛的催化剂规划、多相反响环境、长时间稳定性和先进的剖析办法，以进一步验证和扩展该动力学模型。整体而言，本研讨经过供给具体的动力学了解和高效出产 γ- 丁内酯的有用见地，为催化加氢范畴做出了奉献。所推导的动力学参数和模型可为工业反响器的规划和优化供给有价值的参阅，终究进步 GBL 出产的功率和本钱效益。

　　预试验成果图表：温度、压力、氢酯比等要素对 DMS 加氢反响影响的相关图表（图 2、图 3、图 4 ），直观出现各要素与 DMS 转化率、GBL 挑选性等目标的联系，有助于了解要害反响条件，为后续动力学模型构建供给根据。

　　动力学模型拟合图表：试验数据与动力学模型拟合得到的图表。试验数据与动力学模型拟合得到的图表，如不相同的温度下 DMS 加氢转化率和挑选性的试验值与拟合值比照图（图 7），可直观判别模型与试验数据的符合程度，点评模型牢靠性。

　　模型验证图表：DMS 转化率和 GBL 挑选性的核算值与试验值比较图（图 8、图 9 ），以及核算验证成果表格（表 4）。这些图表出现模型核算值与试验值的差异，结合核算目标（如决定系数 R²、核算 F 值）判别模型对试验数据的表征才能。