[發明專利]用于甲苯氣相選擇氧化制苯甲醛的催化劑及其制法

無效

• 申請號: 201010129897.X
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101791569A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 胡拖平
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01J29/00
• 分類號: B01J29/00;B01J23/22;C07C47/54;C07C45/36
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種用于甲苯氣相選擇氧化制苯甲醛的催化劑，特別是一種釩氧化物負載介孔材料的催化劑。本發明還涉及該催化劑的制備方法。

背景技術

苯甲醛俗稱苦杏仁油，是一種重要的芳香醛，可用于生產苯甲醇、苯胺、苯甲酮以及其他殺蟲劑等產品。由于苯甲醛具有獨特的甜味、芳香味和杏仁氣味，也是合成香精香料的重要中間體，主要用于生產月桂酸、月桂醛和品綠等。苯甲醛及其衍生物作為重要的有機中間體，在化學工業中有著廣泛的應用。

目前國內苯甲醛市場需求量逐年增加，而國內外一般采用甲苯氯化水解法制苯甲醛。該方法需經四步有機反應才能制得苯甲醛，存在工藝流程長、產物分離比較困難、產品中含氯且排放出腐蝕性氣體和有機廢物等缺點。因此，探索新的高效、清潔的苯甲醛合成工藝是必然趨勢。

簡單清潔的甲苯直接氧化工藝因其反應一步完成，原料單一且反應條件溫和，而成為人們研究的熱點。甲苯直接氧化法制苯甲醛工藝主要分為直接氣相氧化和直接液相氧化。在甲苯部分氧化制苯甲醛的工藝開發過程中，催化劑的研究是極為重要的一環，開發出高效的催化劑一直是人們追求的目標。

釩基催化劑是目前應用較為廣泛的氧化反應催化劑。對負載型釩基催化劑來說，具有大表面積的SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、ZrO₂以及磷酸鹽等被廣泛用作負載載體，但是，以上這些載體均屬于無定形結構，不能有效構成甲苯直接氧化制苯甲醛反應過程中的選擇氧化。

發明內容

本發明的目的是提供一種釩負載介孔材料催化劑，以能夠在溫和氧化反應條件下高選擇性合成苯甲醛。

本發明的目的是這樣實現的，以釩氧化物沉積負載于介孔材料SBA-15表面，并在催化劑中引入Ti金屬改性，改善苯甲醛的選擇性并同時抑制CO₂等副產物的生成。

本發明用于甲苯氣相選擇氧化制苯甲醛的催化劑的重量份數組成為：負載介孔材料SBA-15∶V∶Ti＝100∶1～10∶0～15。

其中，所述催化劑中是以NH₄VO₃為釩源，以TiCl₄為鈦源。

本發明提供的催化劑的制備方法包括以下步驟：

a.以NH₄VO₃為釩源，TiCl₄為鈦源，按照釩負載量1～10wt％、鈦負載量0～15wt％配制成一定濃度的，與負載介孔材料SBA-15等孔體積的釩酸銨和四氯化鈦水溶液；

b.采用等體積浸漬法，在上述水溶液中加入等孔體積的SBA-15，浸漬，烘干；

c.600℃空氣中焙燒6小時，得到催化劑。

本發明的催化劑主要用于甲苯氣相選擇氧化制苯甲醛，其應用條件為：反應溫度320～500℃，壓力0～0.5MPa，物料進料體積比：甲苯∶O₂∶N₂＝0.5～1∶10～20∶40～60。

本發明的催化劑制備方法簡單，易于操作，制成的催化劑組分分布均勻，各組分之間存在較強的相互作用，干燥后可以直接成型，也可以加粘結劑壓片或擠條成型。

本發明的催化劑抗燒結性能較好，并且經焙燒后的催化劑機械強度較好。

用本發明催化劑進行甲苯氣相氧化合成苯甲醛，CO轉化率5～70％，苯甲醛選擇性為40～95％，催化劑反應性能重復性較好，在甲苯氣相氧化中有著潛在的應用價值。

具體實施方式

實施例1

以NH₄VO₃為釩源，按照釩負載量1wt％配制一定濃度的釩酸銨水溶液，加入等孔體積的SBA-15，浸漬，120℃烘干，600℃空氣中焙燒6小時，破碎至40～60目，得到催化劑1#。

甲苯氧化反應條件：T＝420℃，進料體積比：甲苯∶O₂∶N₂＝1∶10∶40，結果見表1。

實施例2

以NH₄VO₃為釩源，按照釩負載量2wt％配制一定濃度的釩酸銨水溶液，加入等孔體積的SBA-15，浸漬，120℃烘干，600℃空氣中焙燒6小時，破碎至40～60目，得到催化劑2#。

甲苯氧化反應條件：T＝420℃，進料體積比：甲苯∶O₂∶N₂＝1∶10∶40，結果見表1。

實施例3