[發(fā)明專利]異丁醛催化合成甲基異丙基酮固體超強酸催化劑的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210573124.3
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114870872A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱擁軍;張衛(wèi)亞;顧貴榮
• 申請（專利權(quán)）人: 潤泰化學(xué)（泰興）有限公司
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C07C45/45;C07C49/04
• 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: 王志慧

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及異丁醛催化合成甲基異丙基酮固體超強酸催化劑的制備方法及其應(yīng)用，本發(fā)明以二氧化鉿和氧化鋁與硫酸基團的表面排列以獲得超酸性，將貴金屬Pt負(fù)載在硫酸化氧化鉿和氧化鋁上，制備得Pt?SO₄^2?/HfO₂?Al₂O₃固體超強酸催化劑，用于甲基異丙基酮的催化合成，以異丁醛和乙酸乙酯為反應(yīng)物，催化活性好，選擇性高，效率高，可在較短時間內(nèi)獲得較高的MIPK產(chǎn)率。同時非均相超強酸催化劑可以避免傳統(tǒng)均相催化方法中的水洗步驟，便于分離和回收。制備得到的產(chǎn)物甲基異丙基酮含量達(dá)98.6％，符合工業(yè)品要求；催化劑與產(chǎn)物易分離，循環(huán)利用性能好，符合環(huán)保要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及異丁醛催化合成甲基異丙基酮固體超強酸催化劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲基異丙基酮(MIPK)為無色液體，是一種重要的精細(xì)化工原料，主要用于合成陽離子染料中間體1,3,3-三甲基-2-亞甲基吲哚啉以及合成信息用光敏/壓敏染料、除草劑、醫(yī)藥等精細(xì)化學(xué)品，同時作為溶劑，也用于塑料及有機合成。另外還可用作溶劑型膠粘劑的低毒快干溶劑、潤滑油脫蠟劑，萃取分離貴金屬鉭和鈮，合成粘合劑、密封劑、羊毛防縮劑、色譜分離劑、乳液聚合助劑以及用于處理含鉻廢水等。廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、紡織、油漆、選礦等行業(yè)。

MIPK屬小噸位產(chǎn)品，國外發(fā)展并不是很快，尤其是中國周邊國家因為下游產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，還沒能引起當(dāng)?shù)刂匾?，因此給中國提供了良好的發(fā)展機遇。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)科研機構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該積極加強MIPK的下游產(chǎn)品開發(fā)力度，拓展MIPK的應(yīng)用領(lǐng)域；還要以低成本的產(chǎn)品占據(jù)東南亞等地區(qū)國際市場，促進市場需求，保證中國甲基異丙酮工業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。目前中國MIPK合成技術(shù)已達(dá)到國際先進水平，并隨著中國乙烯工業(yè)的快速發(fā)展，異丁酸、乙酸和C₅等原料來源豐富，這一切為MIPK產(chǎn)提供了廣闊的發(fā)展空間和原料技術(shù)上支持。如大慶石化有豐富的異丁醛、乙酸乙酯和C₅原料資源，而大慶精細(xì)化工科技園緊鄰大慶石化，具有原料、能源、交通和優(yōu)惠政策各種有利條件，適合開發(fā)建設(shè)一套MIPK生產(chǎn)裝置。

甲基異丙基酮是一種市場前景較好的有機中間體，當(dāng)前國內(nèi)工業(yè)主要生產(chǎn)途徑是利用異丁酸和乙酸進行縮合脫羰、脫水反應(yīng)催化合成MIPK，這種制備方法雖然收率尚可，同時也存在的原料腐蝕設(shè)備，反應(yīng)溫度過高，能耗偏大，操作不夠方便，催化劑表面結(jié)焦導(dǎo)致催化劑失活，不易與產(chǎn)物分離回收等缺點。因此，優(yōu)化催化合成MIPK的生產(chǎn)路線，制備一種轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、催化活性高、易分離回收、循環(huán)性能優(yōu)的催化劑具有廣泛前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的反應(yīng)所需溫度過高、能耗過大，反應(yīng)收率低等不足和缺點，本發(fā)明提供了一種催化合成甲基異丙基酮的固體超強酸催化劑及其制備方法，所得催化劑不僅價格低廉，而且具有轉(zhuǎn)化率很高，制備方案簡單，對產(chǎn)物甲基異丙基酮更易分離的特點，具有很好的經(jīng)濟性和工業(yè)價值。本發(fā)明以二氧化鉿和氧化鋁與硫酸基團的表面排列以獲得超酸性，將貴金屬Pt負(fù)載在硫酸化氧化鉿和氧化鋁上，大大提高了超強酸催化劑的反應(yīng)活性和使用壽命。同時非均相超強酸催化劑可以避免傳統(tǒng)均相催化方法中的水洗步驟，便于分離和回收，符合綠色化學(xué)要求。

本發(fā)明的催化劑是以具有固定形狀的HfO₂-Al₂O₃為載體，以金屬Pt和SO₄^2-為活性中心的Pt-SO₄^2-/HfO₂-Al₂O₃的固體超強酸催化劑。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：固體超強酸催化劑的制備方法，所述催化劑采用等體積浸漬法，將氯鉑酸水溶液中的鉑負(fù)載在催化劑的載體上，經(jīng)過浸漬干燥，煅燒處理可以得到固體超強酸催化劑。

所述固體超強酸催化劑的具體制備方法步驟如下：