糠醛加氢负载型纳米催化剂催化工艺强化与失活研究

刘嘉雯

（山东永鑫石化科技有限公司，山东 滨州 256500）

摘  要：针对生物基糠醛（FAL）加氢制糠醇（FOL）过程中催化剂易失活与工艺效率低的问题，通过制备CoOx/SiOy纳米催化剂，在固定床反应器中系统考察了温度、压力、氢醛摩尔比和空速等工艺参数，并研究了其催化性能与失活机理。结果表明，在优化后的温和条件下，FAL转化率达99.99%，FOL选择性达85.01%。该研究为生物基化学品高效、稳定生产提供了可行的催化剂设计策略与工艺调控方法。

关键词：负载型纳米催化剂；糠醛加氢；生物基化学品；工艺强化；失活机理

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生物质作为唯一可再生的有机碳源，其高效转化为高附加值化学品是实现可持续发展的核心战略方向。糠醛(FAL)作为最重要的生物质衍生平台化合物之一，主要由农林废弃物经酸水解制得。其选择性加氢产物糠醇（FOL）是合成树脂、纤维、医药及香料的关键中间体，市场需求巨大。因此，开发FAL高效、绿色加氢制FOL的催化工艺具有显著的经济与社会价值。

固定床反应器（FBR)以其连续化操作、易于放大、催化剂与产物易分离、过程控制稳定等优势，在化工生产中占据主导地位。负载型金属纳米催化剂因其高比表面积、可调控的活性中心结构及与载体间潜在的协同效应，在FAL加氢反应中展现出优异的活性和选择性。目前，该领域研究已广泛探索了多种催化体系，非贵金属催化剂因成本较低且活性良好受到关注；贵金属催化剂虽表现出更高的加氢效率，但高昂成本与资源限制制约了其工业应用；通过调控载体性质优化反应路径的研究取得了一定进展。

然而，尽管已有研究在提升初始活性与选择性方面成果显著，该体系在实际FBR长周期运行中仍面临严峻挑战。钴基催化剂在连续运行中易发生活性组分烧结和碳沉积，导致性能迅速衰减；铜基催化剂虽对FOL选择性较高，但抗烧结能力差且易发生活性组分浸出；贵金属催化剂虽相对稳定，但对副反应抑制能力有限，且在复杂反应环境中仍面临毒化与堵塞风险。这些失活行为不仅显著降低生产效率，而且增加催化剂更换与再生成本，更从根本上制约工艺的长期稳定运行。当前研究多侧重于催化剂初始性能优化，而对失活机理的系统解析尤其是针对工业连续流程的研究仍较为薄弱，缺乏对失活动力学的量化描述与有效的原位再生策略。

因此，针对FAL加氢制FOL过程，开发兼具高活性、高选择性和优异稳定性的纳米催化材料，并深入探究其在固定床中的失活机制与再生方法，已成为实现其工业化应用的关键。本研究旨在通过构CoOx催化剂体系，结合多尺度表征与长时间连续实验，明确烧结、积碳等失活行为的内在关联与主导因素，并提出可行的工艺调控与再生方案，为生物基FOL的高效、稳定生产提供理论依据与技术支撑。

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