[發明專利]硅粉法生產正硅酸乙酯的催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110431052.0
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102489299A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 翟忠標;李永佳;包崇軍;陳加希;和曉才;李懷仁;楊大錦;劉俊場;徐慶鑫;陳家輝
• 申請（專利權）人: 昆明冶金研究院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J37/04;C07F7/04
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司 53100
• 代理人: 陳左

技術領域

本發明提出一種硅粉法生產正硅酸乙酯所使用的新型催化劑及其制備方法。

背景技術

正硅酸乙酯是一種重要的化工產品，主要用來合成有機硅中間體、室溫硫化硅橡膠的交聯劑、耐化學品腐蝕的涂料、耐熱涂料以及用于耐火粘接劑及精密鑄造等。正硅酸乙酯完全水解后產生的極細氧化硅粉可制造熒光粉。正硅酸乙酯的制備方法很多，但到目前為止真正工業化的只有兩條路線，即四氯化硅法和硅粉法。我國大多數生產廠家都采用四氯化硅法方法，即從乙醇與四氯化硅反應制備硅酸乙酯。該工藝的特點是操作靈活，但缺點很多，主要表現以下幾方面：(1)原料消耗高。(2)生產周期將近長，產量低，能耗大。(3)產品質量不穩定。(4)環境污染大。(5)生產成本高。而目前在生產正硅酸乙酯領域進行了大量的研究的硅粉法，所用的催化劑多為可溶性均相催化劑如：堿金屬醇鹽類、堿金屬羧酸鹽類、氯化銅等，在生產過程中催化劑與反應物同處于均勻物相中，活性中心比較均一，選擇性較高，副反應較少。但催化劑有難以分離、回收、再生和活性下降等缺點。

發明內容

本發明在現有的均相催化硅粉法上進行了改進，提出一種硅粉法生產正硅酸乙酯的新型催化劑及其制備方法，克服了硅粉法中使用的催化劑難回收再生的問題，能大幅度加快硅和乙醇的反應速度，并可回收利用的催化劑。

本發明通過以下技術方案實現：

一種硅粉法生產正硅酸乙酯的催化劑，其特征在于由催化劑載體和活性物質組成，所述活性物質由氧化亞銅、氧化銅和銅粉組成，催化劑由如下質量百分比的物質制成：

氧化亞銅20％～50％，

氧化銅10％～40％，

銅粉10％～40％，

催化劑載體5％～30％。

所述的氧化亞銅、氧化銅和銅粉分別是粒徑為0.01～45微米的粉體顆粒。

所述的催化劑載體選用氧化鈦、氧化鋁、氧化硅或氧化鋯中的任意一種。

所述的催化劑載體的氧化鈦為異丙醇鈦；氧化鋁為異丙醇鋁；氧化硅為正硅酸乙酯；氧化鋯為氧氯化鋯。

一種硅粉法生產正硅酸乙酯的催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將氧化亞銅、氧化銅和銅粉所述的催化劑制備組份混合均勻得到混合物；

(2)配置濃度為1-40％的催化劑載體的醇或水溶液，其中的催化劑載體采用所述物質中的任意一種；

(3)將步驟(1)的混合物加入步驟(2)的醇或水溶液中，攪拌1-2小時后滴加50毫升蒸餾水或氨水，繼續攪拌1-24小時后過濾得到濾渣，濾渣在70-120℃的條件下烘干，在400-700℃下隔絕空氣焙燒8-24小時，得到催化劑。

催化劑的評價實驗在高壓反應釜中進行，硅粉與乙醇的摩爾比為1∶5。在試驗中硅的轉化率為86％以上，正硅酸乙酯的選擇性達到91.1％以上。

本發明將活性物質固定在催化劑載體上，提高了催化劑的活性，同時解決了催化劑活性成分易流失的問題，而且在反應中性質穩定，催化效率高，并且可多次回收重復利用，適宜工業應用等特點。

具體實施方式

實施例一

稱取2.5g氧化亞銅、2.5g氧化銅和4.0g銅粉均勻混合；配置濃度為5％的異丙醇鈦醇溶液100g；將配好的催化劑活性物質加入異丙醇鈦的醇溶液中，攪拌2小時后滴加少量蒸餾水，繼續攪拌攪拌8小時后過濾得到濾渣，濾渣在80℃的條件下烘干，在450℃下隔絕空氣焙燒9小時，得到催化劑。

催化劑的評價實驗在高壓反應釜中進行，催化劑、硅粉與乙醇三者的質量比為1∶10∶80。稱取硅粉、乙醇和催化劑，加入到高壓反應釜中，關閉好高壓釜之后，打開進氣閥和排氣閥開始充入氮氣；5分鐘后關閉排氣閥，再充入氮氣，當壓力到達1.5MPa后關閉進氣閥加熱。溫度升至180℃后恒溫4小時，然后自然降溫，達到室溫后，取出反應物，過濾反應液，利用蒸餾裝置提取分離出正硅酸乙酯，硅的轉化率為96％，正硅酸乙酯的選擇性可以達到98％。

實施例二

稱取3.0g氧化亞銅、3.0g氧化銅和3.0g銅粉均勻混合；配置濃度為15％的異丙醇鋁醇溶液100g；將配好的催化劑活性物質加入異丙醇鋁的醇溶液中，攪拌2小時后滴加少量蒸餾水，繼續攪拌攪拌12小時后過濾得到濾渣，濾渣在100℃的條件下烘干，在550℃下隔絕空氣焙燒12小時，得到催化劑。