[發(fā)明專利]合成N?甲基嗎啉的方法及所用的負載型催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510340536.2
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104941647B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;張華;蘇佳輝;張琪
• 申請（專利權(quán)）人: 四川之江高新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J32/00;C07D295/03
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于N-甲基二乙醇胺反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的催化劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

N-甲基嗎啉，其分子式為C₅H₁₁NO，其結(jié)構(gòu)式如下：

N-甲基嗎啉是一種雜環(huán)叔胺，純品為無色液體，具有氨的氣味，主要用作合成聚氨酯塑料的發(fā)泡催化劑、腐蝕抑制劑、萃取劑、溶劑等，也是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑等的重要中間體。

目前文獻報道的關(guān)于N-甲基二乙醇胺反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的催化劑主要有三種，分別是無機酸、SO₄^2-/M_xO_y類固體超強酸和SiO₂-Al₂O₃。具體如下：

1)、專利CN100494186C公開了以硫酸、磺酸、磷酸、亞磷酸、硅酸、硼酸、三氯化鋁或氯化氫等路易斯酸作為催化劑催化N-甲基二乙醇胺分子內(nèi)脫水合成N-甲基嗎啉的方法，其中N-甲基二乙醇胺與路易斯酸的體積比(V/V)為1:0.5～2，反應(yīng)溫度150～180℃，壓力1.0～5.0×10⁵MPa，時間6～8h，最后產(chǎn)品的收率在80％以上。該法使用無機酸作催化劑，工業(yè)生產(chǎn)對設(shè)備腐蝕嚴重，且在后處理過程中需加入大量氫氧化鈉溶液中和過量的酸而生成大量的無機鹽，處理困難，污染嚴重，后處理過程繁瑣，故不適合工業(yè)化生產(chǎn)，間歇過程產(chǎn)量小，成本高。

2)、專利CN101638397A公開了用顆粒型SO₄^2-/M_xO_y類固體超強酸催化N-甲基二乙醇胺反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的方法(M_xO_y指ZrO₂，TiO₂，SnO₂，Al₂O₃或其復(fù)合物)，反應(yīng)于常壓在固定床反應(yīng)器中進行，反應(yīng)溫度在260～360℃，反應(yīng)液空速為0.18～0.3h^-1，粗產(chǎn)品收率在80％左右。雖然該工藝是連續(xù)化生產(chǎn)，催化劑反應(yīng)活性較高，產(chǎn)品后處理簡單，但是其催化劑需要在氮氣保護下才能保持較高活性、催化穩(wěn)定性和抗積炭能力(氮氣體積空速為27～36h^-1)。

3)、文獻(T.Ishiguro,et al.Yakugaku zasshi 74(1954)11)報道采用共沉法制備SiO₂-Al₂O₃催化劑(對SiO₂和Al₂O₃的含量在文獻中未見說明)，其催化N-甲基二乙醇胺脫水反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的反應(yīng)效果相對其它催化劑(如酸性白土)較好，在最佳反應(yīng)條件下：常壓，反應(yīng)溫度375～400℃，反應(yīng)時間5.5h，產(chǎn)品N-甲基嗎啉收率可達33％。該催化劑反應(yīng)活性較低，反應(yīng)溫度高，且最后產(chǎn)品收率很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種污染少、反應(yīng)溫度低、反應(yīng)活性高、選擇性好、收率高、壽命長的用于N-甲基二乙醇胺反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的催化劑及其制備方法，以及提供相應(yīng)的N-甲基嗎啉的合成方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于N-甲基二乙醇胺反應(yīng)合成N-甲基嗎啉的負載型催化劑：在SiO₂-Al₂O₃復(fù)合載體上負載活性組分，得負載型催化劑；SiO₂-Al₂O₃復(fù)合載體中，SiO₂/Al₂O₃的質(zhì)量比為1:1～1:10(較佳為1:2～8)；活性組分由氧化鐵和氧化鎳組成；氧化鐵、氧化鎳和SiO₂-Al₂O₃復(fù)合載體的重量之和稱為總重，所述氧化鐵占總重的1～10％(較佳為2.5～9.5％)，氧化鎳占總重的5～20％(較佳為5～18.8％)。

作為本發(fā)明的負載型催化劑的改進，SiO₂-Al₂O₃復(fù)合載體的制備方法為包括以下步驟：