[發(fā)明專利]用于連續(xù)催化合成異丁酸異丁酯的接枝型催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010840615.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111992247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張世元;盧小松;宋文國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潤(rùn)泰化學(xué)（泰興）有限公司
• 主分類號(hào): B01J31/02
• 分類號(hào): B01J31/02;C07C69/24;C07C67/44
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于連續(xù)催化合成異丁酸異丁酯的接枝型催化劑的制備方法，本發(fā)明制得的接枝型催化劑的活性中心屬于均勻接枝在載體上的分子形態(tài)，活性中心更高。以異丁醛為反應(yīng)物，在接枝催化劑的作用下反應(yīng)制得異丁酸異丁酯，反應(yīng)步驟少、沒(méi)有副產(chǎn)物、反應(yīng)溫度低，且克服了催化劑失活，與產(chǎn)物不好分離的缺點(diǎn)，此外，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)水之外的副產(chǎn)物產(chǎn)生，排除了水分對(duì)產(chǎn)物的影響，可大規(guī)模生產(chǎn)。制備得到的產(chǎn)物異丁酸異丁酯含量大于90％，達(dá)到工業(yè)品要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于連續(xù)催化合成異丁酸異丁酯的接枝型催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

異丁醛的用途不如正丁醛廣泛。工業(yè)上主要是加氫生產(chǎn)異丁醇。異丁醛與甲醛經(jīng)加成反應(yīng)生成羥基三甲基乙醛，再加氫生成新戊二醇，用作清漆、樹(shù)脂、纖維和潤(rùn)滑劑的原料；異丁醛與尿素反應(yīng)制得的肥料能緩慢釋放出氮；此外，也用作氨基酸、維生素等藥物的中間體。羰基合成法按比例同時(shí)得到正丁醛和異丁醛，消費(fèi)平衡的情況仍然是異丁醛供過(guò)于求，極大量異丁醛被當(dāng)作燃料利用，因此異丁醛有著巨大的工業(yè)潛力。

異丁酸異丁酯是一類無(wú)色或淡黃色的液體，具有菠蘿、葡萄皮或醚香味，熔點(diǎn)-80.7℃，沸點(diǎn)146～149℃。不溶于水，溶于乙醇、乙醚。依據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，異丁酸異丁酯可用作食用香料，添加于系列的香精中，如水果香型食用香精、大曲型酒用香精和煙草香精等。除此之外，異丁酸異丁酯在溶劑、脫除劑以及萃取蒸餾添加劑等方面均具有優(yōu)良性能。目前制備異丁酸異丁酯的主要方法有酯化法、脫氫歧化法、電解氧化法和縮合法。酯化反應(yīng)過(guò)程具有諸多缺陷，濃硫酸作為常用催化劑時(shí)，產(chǎn)生大量副產(chǎn)物、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、廢液及污染物排放量大等；SO₂^-4/MxOy型固體酸作為催化劑時(shí)，不僅催化劑的制備繁瑣，而且催化劑的穩(wěn)定性欠佳，催化活性較低；采用雜多酸化合物作為催化劑時(shí)，其催化劑成本高且難分離回收；采用離子液體及離子交換樹(shù)脂作為催化劑時(shí)，其制備繁瑣且成本較高，重復(fù)使用性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于連續(xù)催化合成異丁酸異丁酯的接枝型催化劑的制備方法，所得催化劑不僅價(jià)格低廉，而且具有轉(zhuǎn)化率很高，制備方案簡(jiǎn)單，對(duì)產(chǎn)物異丁酸異丁酯更易分離的特點(diǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)價(jià)值。該催化劑的活性中心均勻接枝在載體上的分子形態(tài)，活性中心更高，而且反應(yīng)溫度低，基本不需要加熱，克服了催化劑失活的弊端，并不用進(jìn)行水分的分離，縮短了工業(yè)生產(chǎn)步驟。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：接枝型催化劑的制備方法；首先將載體酸化，再與有機(jī)鈉鹽進(jìn)行接枝，干燥后即可得到接枝型催化劑。

所述接枝型催化劑的具體制備方法步驟如下：

(1)將1.0～5.0g載體分散在60～100mL洗液中，放在超聲波清洗機(jī)中在60～80℃條件下超聲2～8h，然后相同條件下攪拌2～4h進(jìn)行酸化；將酸化后的載體用蒸餾水反復(fù)洗滌3～6次至中性，并在60～80℃溫度條件下干燥過(guò)夜，得到酸化固體載體；酸化使載體表面布滿含氧基團(tuán)，比如羥基、羧基等。

其中，載體為活性炭、含氮介孔碳或介孔碳；洗液由體積比為2～4:1的硫酸和雙氧水組成。

(2).將2-羥基-N-甲基乙酰胺放入容器中60～80℃加熱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)并加入過(guò)量單質(zhì)鈉，相同溫度下攪拌3～7h反應(yīng)得到有機(jī)鈉鹽；

(3).將步驟(2)得到的有機(jī)鈉鹽過(guò)濾，將過(guò)濾后的有機(jī)鈉鹽以及步驟(1)酸化后的載體放入乙醇中在60～80℃條件下進(jìn)行攪拌3～7小時(shí)，將攪拌后的液體過(guò)濾，并在60～80℃條件下干燥得到接枝型催化劑。

有機(jī)鈉鹽與酸化后的載體的質(zhì)量比為2～5:10。

本發(fā)明方法制得的催化劑載體為活性炭、含氮介孔碳、介孔碳等碳材料，活性組份為含有孤對(duì)電子的有機(jī)鈉鹽，所得催化劑對(duì)設(shè)備無(wú)要求，無(wú)需強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境，分離十分簡(jiǎn)單，且活性高反應(yīng)溫度僅在40℃～90℃。