[發(fā)明專利]一種低共熔非腐蝕酸性催化劑、制備方法及其用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810659961.1
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108654689B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳有庭;胡興邦
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: B01J31/04
• 分類號: B01J31/04;B01J31/06;B01J31/02;C07C67/08;C07C69/14;C07C68/06;C07C69/96
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了一種低共熔非腐蝕酸性催化劑、制備方法及其用途，屬于清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。該酸性催化劑由質(zhì)子受體、強(qiáng)酸和晶體抑制劑組成，質(zhì)子受體是吡啶、烷基吡啶、N?烷基咪唑、環(huán)狀脲的混合物，強(qiáng)酸是硫酸、磷酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的一種或幾種的混合物，晶體抑制劑是環(huán)丁砜或聚乙二醇二甲醚。由本發(fā)明所提供配方獲得的酸性催化劑具有低共熔特性，同時與對應(yīng)的強(qiáng)酸相比，其腐蝕性很低。以上特性使得此酸性催化劑具有易于工業(yè)操作、污染低的特點(diǎn)，可用于酯化、酯交換等反應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于清潔生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種低共熔非腐蝕酸性催化劑、制備方法及其在酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)方面的用途。

背景技術(shù)

酸性催化劑是化工生產(chǎn)領(lǐng)域用途最廣、用量最大的催化劑之一。被廣泛用來催化酸和醇的酯化反應(yīng)、脂和醇的酯交換反應(yīng)、醇脫水反應(yīng)、脂/酸酐/水解、羥醛縮合反應(yīng)、烯烴水合反應(yīng)、付克烷基化反應(yīng)等等。在工業(yè)上，基于成本考慮，主要采用硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸來催化此類反應(yīng)，公開號為CN201310546287.3和CN201621256211.2的中國專利報道了采用濃硫酸為催化劑催化乙醇和醋酸反應(yīng)制備乙酸乙酯的方法；公開號為CN201310475412.6的中國專利報道了采用濃硫酸為催化劑催化乙醇和二苯乙醇酸反應(yīng)制備1,1-二苯基-1-羥基乙酸乙酯的方法；公開號為CN201210410088.5中國專利報道了采用濃硫酸為催化劑催化正丁醇和2，4-二氯苯氧乙酸反應(yīng)制備2，4-二氯苯氧乙酸丁酯的方法；公開號為CN200610039280.2和CN00107970.0的中國專利報道了采用濃硫酸為催化劑催化乙酸和丁醇反應(yīng)制備乙酸丁酯的方法；公開號為CN201710727518.9的中國專利報道了采用濃硫酸為催化劑催化對二甲基苯甲酸和乙醇反應(yīng)制備對二甲氨基苯甲酸乙酯的方法。隨著綠色化學(xué)化工的興起以及對環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，采用硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸所帶來的廢酸、廢水問題，以及強(qiáng)酸所帶來的設(shè)備腐蝕問題日益突顯。在此背景下，酸性分子篩、酸性樹脂等獲得了長足的發(fā)展。雖然酸性分子篩、酸性樹脂在固定床反應(yīng)器領(lǐng)域獲得了許多成功，但應(yīng)該看到在許多領(lǐng)域仍然希望所使用的酸性催化劑具有較好的流動性(比如濃硫酸、鹽酸均具有很好的流動性)，以方便管道輸送。同時，在管道反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器中，具有流動性的酸性催化劑在工業(yè)上更加容易操作和使用。因此，開發(fā)室溫附近呈現(xiàn)液態(tài)、且腐蝕性很低的酸性催化劑具有非常重要的工業(yè)價值。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種低共熔非腐蝕酸性催化劑、制備方法及其用途。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種低共熔非腐蝕酸性催化劑，其特征在于該酸性催化劑由質(zhì)子受體、強(qiáng)酸和晶體抑制劑組成；所述的質(zhì)子受體是吡啶、烷基吡啶、N-烷基咪唑、環(huán)狀脲的混合物；所述的強(qiáng)酸是硫酸、磷酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的一種或幾種的混合物；所述的晶體抑制劑是環(huán)丁砜或聚乙二醇二甲醚。

優(yōu)選地，所述的強(qiáng)酸為硫酸時，硫酸占強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為100％。

優(yōu)選地，所述的強(qiáng)酸為硫酸和磷酸的混合物時，硫酸占強(qiáng)酸的摩爾量百分?jǐn)?shù)為93.33％，磷酸占強(qiáng)酸的摩爾量百分?jǐn)?shù)為6.67％。

優(yōu)選地，所述的強(qiáng)酸為硫酸、磷酸、三氟乙酸的混合物時，硫酸占強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為85～95％，磷酸強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為2.5～7.5％,三氟乙酸占強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為2.5～7.5％。

優(yōu)選地，所述的強(qiáng)酸包括硫酸、磷酸、三氟甲磺酸的混合物時，硫酸占強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為86.67％，磷酸強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為6.66％,三氟乙酸占強(qiáng)酸摩爾量百分?jǐn)?shù)為6.66％。

優(yōu)選地，所述的吡啶占質(zhì)子受體摩爾量百分?jǐn)?shù)為2.5～7％；烷基吡啶占質(zhì)子受體摩爾量百分?jǐn)?shù)為5～30％；N-烷基咪唑占質(zhì)子受體摩爾量百分?jǐn)?shù)65～85％；環(huán)狀脲環(huán)狀脲為1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或N,N-二甲基丙烯基脲，其占質(zhì)子受體摩爾量百分?jǐn)?shù)為2.5～7％；晶體抑制劑占催化劑總摩爾量百分?jǐn)?shù)為0～10％。

優(yōu)選地，所述的烷基吡啶具有如下結(jié)構(gòu)：