糠醛生产四氢呋喃中的催化剂原理

　　1、由糠醛到四氢呋喃，催化剂体系的设计和制备历经脱羰加氢过程，分两步完成。传统的工艺路线是以不同的过渡金属催化剂分别催化活化完成两步反应，得到预定产物四氢呋喃。如果能使用同一种催化剂，定向而高速地完成两步反应，并且获得较高产品转化率，将简化糠醛到四氢呋喃的工艺过程和催化剂制备装置，对节约设备投资有着重要的实际意义。从理论上分析可知，固体只有对反应物具有化学吸附能力时，才有催化反应的进行。化学吸附是金属表现催化能力的必要条件，吸附能力的强弱又是确定催化活性的一项标准。如果吸附能力过强，反应分子将在催化剂表面形成稳定化合物，成为不可逆吸附状态，引发催化剂中毒；吸附能力太弱，又会使反应物分子在催化剂上活化数目太少，难以活化反应物分子，达不到预定的反应速度和产品收率。只有吸附能力适中时，才有理想的转化率，又不容易在催化剂表面沉积稳定的化合物。催化剂对反应物的吸附能力可以用化学吸附热衡量。初始吸附热大，吸附能力强，反之则弱。中等吸附热化合物的金属，应该有最适宜的催化活化能力。

　　2 、由糠醛到呋喃的催化反应是表面化学过程，反应物分子必须扩散到催化剂表面，才能碰撞完成化学反应。因此提高催化剂的表面积，减小颗粒直径，将提高催化剂上全部活性点的有效利用率。载体的比表面积决定活性组分的暴露表面，而载体的多孔性，又将改善活性组分的扩散能力，使活性组分高度分散。反应体系中物料流动，难免会发生催化剂活性组分颗粒表面间的相互接触，导致颗粒结合体积变大。除比表面积减小外，如果环境温度适宜，还会使表面颗粒烧结而中毒。而载体熔点高，可以小晶粒状态隔离活性组分防止熔结，提高催化剂整体的热稳定性。还有改变催化剂的强度条件也是对载体性能的要求。催化剂伴随化学反应，工作于温度、压力和反应物料流动冲击的环境中，机械强度可以决定催化剂的使用寿命。与粒状活性碳相比，椰壳型活性碳结构内部贯穿有数目繁多，纵横交错的微孔隙，形成巨大的内表面积，测定其比表面积是l000～1200 m²/g，接近于粒状活性碳的两倍，粒度0.51～0.78mm，表面的碱性条件也适宜于糠醛脱羰的反应环境，可优选为催化剂载体。

　　3、催化剂制备浸渍是制备金属负载型催化剂的方法。不同化学组分的浸渍液对催化剂的性能有不同的影响。活性组分在载体上的分布形式，取决于浸渍液的化学组成和渗透速度、浸渍时间以及浸渍液浓度等诸多因素。对于颗粒状载体，活性组分在载体上可能有四种分布形态，蛋壳型、蛋白型、蛋黄型和均匀型。它们对反应物的催化活化能力，根据化学反应的宏观动力学而有所差异。由糠醛到四氢呋喃，特别是糠醛脱羰一步是外扩散的表面化学反应，以蛋壳型催化剂为宜。因为扩散难以进人催化剂孔隙深处，载体中心部位的活性组分已无意义。因此控制催化剂的结构形成蛋壳型结构，是催化剂制备的目标。根据文献已知道，催化剂的分布结构受控于浸渍液的PH值和竞争吸附剂。浸渍的pH值高，容易使活性组分集中于载体外层成蛋壳状，而选用无机酸或一元酸为竞争吸附剂时，可以得到均匀型催化剂。实验中发现，浸渍液浓度过大，形成扩散阻力，不易于浸透粒状载体的微孔，使活性组分在载体上分布不均，而浸渍时间延长，将增加活性组分在载体上的均匀分布。