[發明專利]一種制備N-甲酰嗎啉的催化劑

有效

• 申請號: 200910065723.9
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101992114A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 魏小波;郝代軍;劉丹禾;韓海波
• 申請（專利權）人: 中國石化集團洛陽石油化工工程公司
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;B01J29/08;C07D295/185
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明涉及一種制備N-甲酰嗎啉的催化劑，具體的說涉及一種用作芳烴裝置抽提劑、甲乙酮裝置丁烯提濃抽提劑以及合成氣酸性氣體脫除劑的N-甲酰嗎啉的催化劑。

背景技術

N-甲酰嗎啉是芳烴裝置的優良抽提溶劑和甲乙酮裝置丁烯提濃抽提溶劑。并且N-甲酰嗎啉及其混合物是優良的天然氣和合成氣酸性氣體脫除劑，用于國外近年開發的Morphysorb新工藝。N-甲酰嗎啉的合成工藝主要有甲酸法(CN1345723、CN1356324和1482121)、一氧化碳羰基合成法和甲酸甲酯法。

CN1132825C提供了一種甲酸法合成路線，所用催化劑為硫酸、鹽酸、磷酸、硫酸鋯、離子交換樹脂等，反應體系酸性很強，腐蝕嚴重，需要采用價格昂貴的耐腐蝕設備，同時生產過程中有廢水產生，產品中易殘留甲酸而具有腐蝕性。

一氧化碳碳基合成法采用CO作酰化劑，原料豐富，價格低廉，但需要采用昂貴的催化劑并在高溫、高壓的條件下才能實現，工藝復雜，對設備要求高，投資較大。

CN200510058892.1提供了一種甲酸甲酯法合成N-甲酰嗎啉的方法，采用酯交換催化劑，如甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鈉、叔丁醇鉀、二丁基氧化錫、二辛基氧化錫、鈦酸酯或它們的復配物。

甲酸甲酯法的工藝特點為，過程副反應少、腐蝕小且無水生成，工藝簡單，嗎啉和甲酸甲酯轉化率、產品收率和質量均比較高，尤其游離酸含量遠小于甲酸法。

這幾種合成方法存在著催化劑為均相催化劑，催化劑與產品分離較困難，廢酸處理較困難，反應時間較長，副反應較多，使反應后處理繁雜產品質量差，并產生大量的廢液，造成環境污染等問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的催化劑為均相催化劑，催化劑與產品分離較困難，廢酸處理較困難，反應時間較長，副反應較多，使反應后處理繁雜產品質量差，并產生大量的廢液，造成環境污染等技術問題，提供了一種制備N-甲酰嗎啉的催化劑。該催化劑為固體酸催化劑。

為了解決上述問題，本發明提供的制備N-甲酰嗎啉的催化劑由下述成分和含量組成：

(A)分子篩20～85％；

(B)載體1％～79％；

(C)粘結劑1％～14％；

上述百分數為重量百分數，以催化劑總重量計；

所述分子篩為Y型分子篩或ZSM-5分子篩，Y型分子篩是HY、REY、REHY、USY或REUSY，ZSM-5分子篩為氫型或經改性元素改性的分子篩，用改性元素磷、硫改性，改性元素磷、硫的含量為0.1～5重量％；所述載體為Al203，可以從它的前身物擬薄水鋁石得來；所述粘結劑是擬薄水鋁石或羥基氯化鋁溶膠、硅鋁凝膠、磷酸鋁溶膠或它們的混合物。

本發明所用的粘結劑優選為擬薄水鋁石，所述的分子篩含量優選為35～85重量％，載體含量優選為10～65重量％。

本發明用于改性的ZSM-5分子篩，為市售的ZSM-5分子篩，其SiO2/Al2O3比為20～500，最好為25～200，約束指數為1～2。本發明使用的Y型分子篩，為市售的HY、REY、REHY、USY或REUSY分子篩，其SiO2/Al2O3比為1～5。

本發明提供了制備N-甲酰嗎啉的催化劑的方法，該方法包括按以下步驟：

(1)將市售的氫型ZSM-5分子篩或經改性的ZSM-5分子篩或HY型分子篩、載體與粘結劑按比例混合，均勻研磨；

(2)將硝酸配制成重量百分比為2～4％的溶液滴加入研磨好的料中混捏后，然后用擠條機和適當的模具(可以是三葉草型、條型、拉西環型等)擠條成型或沖壓用沖壓機沖壓成型，在100～150℃下烘干；

(3)烘干后的物料在450～560℃，最好為490～550℃焙燒3～5小時。

(4)也可再用80％磷酸和適量的蒸餾水浸漬已制備出的條形催化劑，浸漬4～12小時，然后烘干，再在500～550℃下，焙燒4小時，制得催化劑。

通過上述制備方法，本發明得到催化劑是一種固體酸催化劑，可以代替硫酸、鹽酸、甲醇鈉、甲醇鉀等均相催化劑，由于固體酸催化劑屬于多相催化，不存在催化劑與反應產物的分離問題，同時采用較高的反應溫度，使反應時間大大縮短，由于固體酸催化劑中不含有液體酸，因此也不存在分離廢酸處理的問題，有利于提高產品質量。所謂固體酸(solid?acid)的概念是來自碳氫化合物和無機酸，例如硫酸或氫氟酸等，會催化一些反應如裂解(cracking)，而某些固體催化劑，如氧化鋁或沸石也有相似的效果，因此稱為固體酸。