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2 工艺流程设计
2.1 工艺路线及其基本原理
2.1.1 工艺路线[5]
异丁烯(叔丁醇)制MAL的催化反应包含两个过程：一是催化剂的还原过程，另一是催化剂的再氧化过程。即在此选择性氧化反应中，反应产物中的氧并非直接来自氧气、空气等中的活性氧物种，而是来自金属氧化物催化剂，同时催化剂被原；气相中的氧补充催化剂在反应中消耗的氧，使催化剂实现再氧化。因此氧活化位和反应位只有高效地配合才能大幅度提高催化活性和选择性催化剂的再氧化过程决定整个反应，是整个反应的控速步骤。
MAL氧化酯化制备MMA，MAL氧化酯化制备MMA的反应是由气液两相反应物和固体催化剂参与的多相催化反应。负载催化剂中的各种金属之间，以及金属与载体之间会有一定的相互作用，但详细的催化反应机理仍有待进一步研究。工艺流程如图2.1。
图2.1 C4生产甲基丙烯酸甲酯生产工艺流程图
2.1.2 基本原理
2.1.2.1 MMA生产反应机理[6],[7],[8]
异丁烯氧化制MAL工段
工段异丁烯氧化为甲基丙烯醛的催化反应机理为:
其中异丁烯在金属离子上吸附活化为烯丙基正碳离子的一步为反应的速控步骤。
一般认为,此催化氧化反应利用的是晶格氧而不是气态氧分子,即反应产物的氧并非直接来自于氧气、空气等中的活性氧物种,而是来自金属氧化物催化剂。催化剂被还原的同时气相中的氧补充催化剂在反应中消耗的氧,使催化剂实现再氧化。因此催化剂应为同时具有酸性和氧化性的选择性氧化催化剂,且具有一定的抗还原能力以文持稳定性。1961年提出了M o- Bi体系催化剂,后来添加Fe、Ni、Co等金属加强催化剂的氧化能力,加入碱金属、碱土金属等助剂来抑制深度氧化,提高MAL的选择性。现在工业上采用Bi2O3-M oO3等复合氧化物催化剂,因为一般认为复合金属体系中各金属氧化物之间存在着协同作用