[發(fā)明專利]一種新型乙腈催化劑及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211719321.8
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116173942A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 慶九;俞新南;朱小剛;周新建
• 申請（專利權(quán)）人: 南通立洋化學(xué)有限公司;南通醋酸化工股份有限公司
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J23/00;B01J37/02;C07C253/22;C07C255/03
• 代理公司: 上海微策知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31333
• 代理人: 徐娟

本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及IPC?C07C255，更具體的涉及，一種新型乙腈催化劑及其制備方法。本發(fā)明通過在去離子水中加入硝酸鋯以及鎢酸鈉分別配制成硝酸鋯和鎢酸鈉水溶液，再加入納米級多孔碳，攪拌、靜置、干燥、兩段煅燒，制得鋯?鎢雙金屬多孔碳催化劑。本發(fā)明的制備得到催化劑能長時間保持高活性和選擇性，且可以復(fù)活多次使用，使得使用壽命增長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及IPC?C07C255，更具體的涉及，一種新型乙腈催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

乙腈又稱之為甲基腈，是最單一的飽和脂肪族腈，由于其具有獨(dú)特的官能團(tuán)腈基，因此它具有優(yōu)良的溶劑性能，能溶解多種有機(jī)、無機(jī)和氣體物質(zhì)且擁有更好的分配比及解吸能力，有一定毒性，與水和醇無限互溶。乙腈的碳氮三鍵之間易發(fā)生典型的腈類反應(yīng)，因此乙腈不單能作為溶劑，還可用于生產(chǎn)許多含氮化合物，是一個重要的有機(jī)中間體。目前常用的乙腈的生產(chǎn)方法大致分為直接合成法與間接法兩大類。直接合成法包括一氧化碳氨化氫化法、乙醇氨化法等十多種合成方法。間接法主要為丙烯氨氧化副產(chǎn)法。

國際上早期有專利研究：用磷鉬雜多酸H₃PMo₁₂O₄做為催化劑,載體可以是硅石、硅藻土、硅膠、浮石或鋁土等,幾種載體中硅膠的效果最佳。以堆比重為0.75g/cm³、比表面積約為500m²/g硅膠作載體,并用10-35％的12-鉬磷酸將其包涂在合適的工藝條件(反應(yīng)溫度為380～420℃，乙醇與氨氣的摩爾比為1：(3～4)，停留時間為5s，常壓下進(jìn)行評價，乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)和乙腈選擇性分別為96％和65％，轉(zhuǎn)化率及選擇性較低，達(dá)不到工藝指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

美國Cyanamid公司的Roger等人首次報(bào)道了用15％Cu/Al₂O₃和5％Cu5％Zn/Al₂O₃可以催化乙醇合成乙腈，在最佳反應(yīng)條件下，乙腈的收率能夠達(dá)到87％，但依然未達(dá)到99％。

上述文獻(xiàn)和專利均存在催化劑活性、選擇性、穩(wěn)定性較差的問題，影響了原料的轉(zhuǎn)化率及乙腈的收率，同時限制了它們在工業(yè)應(yīng)用的前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明第一方面提供了一種新型乙腈催化劑，其組成成分包括ZrO₂、WO₃、納米級多孔碳。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ZrO₂占納米級多孔碳的質(zhì)量百分比為25～45％；進(jìn)一步優(yōu)選的，ZrO₂占納米級多孔碳的質(zhì)量百分比為30～40％。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述WO₃占ZrO₂和納米級多孔碳的質(zhì)量百分比為30～50％；進(jìn)一步優(yōu)選的，WO₃占ZrO₂和納米級多孔碳的質(zhì)量百分比為35～45％。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，選擇納米級多孔碳作為催化劑的載體，在保持催化劑的高活性和選擇性的同時，提高了催化劑復(fù)活使用次數(shù)和延長了使用壽命。本發(fā)明人創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)，通過選擇納米級多孔碳作為催化劑的載體，相較于單一活性炭或碳纖維，具有更高的孔隙率及比表面積，且經(jīng)金屬化合物改性后的多孔碳具有更高的活性、催化性能以及較高的熱穩(wěn)定性，此外，所述納米級多孔碳以廢棄秸稈為原料，通過高溫煅燒碳化，其來源綠色環(huán)保，同時使用后能再次煅燒恢復(fù)活性，延長使用壽命。

本發(fā)明的第二方面提供了一種新型乙腈催化劑的制備方法，包括以下步驟：在去離子水中加入硝酸鋯以及鎢酸鈉(購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析級)分別配制成硝酸鋯和鎢酸鈉水溶液，在硝酸鋯水溶液中加入納米級多孔碳，攪拌、靜置、干燥、煅燒，再置于鎢酸鈉水溶液中，攪拌、靜置、干燥、煅燒，制得鋯-鎢雙金屬多孔碳催化劑。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述新型乙腈催化劑的制備方法具體方法，包括以下步驟：