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Dehydrogenation of 2,3-Butanediol to Acetoin Using Copper Catalysts
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-03-02 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c04181 Zahraa Al-Auda 1 , Xu Li 2 , Keith L. Hohn 3
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-03-02 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c04181 Zahraa Al-Auda 1 , Xu Li 2 , Keith L. Hohn 3
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2,3-Butanediol (2,3-BDO) was converted to 3-hydroxy-2-butanone (acetoin) using a heterogeneous catalyst having dehydrogenation activity. Copper-supported alumina (Cu-Al2O3) and zirconia (Cu-ZrO2) were investigated in the catalytic gas-phase reaction of 2,3-BDO in a fixed bed reactor. The results showed that these catalysts can convert 2,3-BDO to acetoin with selectivity reaching 96% at 170 °C at a conversion of 63% over Cu-Al2O3. The effects of copper loading, reaction temperature, and H2 on product selectivity were studied. Increasing copper loading led to higher acetoin selectivity on Cu-Al2O3. Increasing the temperature decreased acetoin selectivity on both catalysts due to increased production of 2,3-butanedione through dehydrogenation of acetoin. The presence of hydrogen is generally detrimental to acetoin production because it slows dehydrogenation of 2,3-BDO, although it also slows the rate at which acetoin is dehydrogenated to 2,3-butanedione. The number and strength of acid sites appear to be the likely explanation for why Cu-ZrO2 generally gives higher acetoin selectivity compared to Cu-Al2O3.
中文翻译：
铜催化剂将 2,3-丁二醇脱氢制取乙偶姻
使用具有脱氢活性的多相催化剂将 2,3-丁二醇 (2,3-BDO) 转化为 3-羟基-2-丁酮 (乙偶姻)。研究了铜负载氧化铝（Cu-Al 2 O 3）和氧化锆（Cu-ZrO 2）在固定床反应器中催化2,3-BDO的气相反应。结果表明，这些催化剂可以将 2,3-BDO 转化为乙偶姻，在 170 ℃时选择性达到 96%，转化率为 63%，高于 Cu-Al 2 O 3。研究了铜负载量、反应温度和H 2对产物选择性的影响。增加铜负载导致对 Cu-Al 2 O 3更高的乙偶姻选择性. 由于通过乙偶姻脱氢增加了 2,3-丁二酮的产量，升高温度会降低两种催化剂上的乙偶姻选择性。氢气的存在通常不利于乙偶姻的生产，因为它会减慢 2,3-BDO 的脱氢，尽管它也会减慢乙偶姻脱氢生成 2,3-丁二酮的速率。酸性位点的数量和强度似乎是为什么 Cu-ZrO 2与 Cu-Al 2 O 3相比通常提供更高的乙偶姻选择性的可能解释。
更新日期：2022-03-02
中文翻译：
铜催化剂将 2,3-丁二醇脱氢制取乙偶姻
使用具有脱氢活性的多相催化剂将 2,3-丁二醇 (2,3-BDO) 转化为 3-羟基-2-丁酮 (乙偶姻)。研究了铜负载氧化铝（Cu-Al 2 O 3）和氧化锆（Cu-ZrO 2）在固定床反应器中催化2,3-BDO的气相反应。结果表明，这些催化剂可以将 2,3-BDO 转化为乙偶姻，在 170 ℃时选择性达到 96%，转化率为 63%，高于 Cu-Al 2 O 3。研究了铜负载量、反应温度和H 2对产物选择性的影响。增加铜负载导致对 Cu-Al 2 O 3更高的乙偶姻选择性. 由于通过乙偶姻脱氢增加了 2,3-丁二酮的产量，升高温度会降低两种催化剂上的乙偶姻选择性。氢气的存在通常不利于乙偶姻的生产，因为它会减慢 2,3-BDO 的脱氢，尽管它也会减慢乙偶姻脱氢生成 2,3-丁二酮的速率。酸性位点的数量和强度似乎是为什么 Cu-ZrO 2与 Cu-Al 2 O 3相比通常提供更高的乙偶姻选择性的可能解释。
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