一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种燃烧法制备N‑β‑羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，该催化剂的活性物质为Cu1Cr0.1‑2La0.1‑0.8P0.05‑0.6，载体为Al2O3，催化剂活性组分前驱体和载体前驱体按比例混合后，加入造孔剂，造孔剂包括碳酸氢铵，碳酸铵，硝酸铵，淀粉，尿素，糖等中的任意一种，混合均匀，恒温搅拌干燥，加入适量助燃物乙醇或者汽油，点火，燃烧完全后，置于马弗炉中高温焙烧制得催化剂。本发明专利技术通过燃烧法制备出了N‑β‑羟乙基乙二胺环合催化剂，操作工艺简单、流程周期短、设备简单、便于实现催化剂的工业化生产，用于N‑β‑羟乙基乙二胺合成哌嗪与N‑甲基哌嗪，N‑β‑羟乙基乙二胺转化率和哌嗪与N‑甲基哌嗪总选择性均较高。

A method of producing N beta hydroxyethylethylenediamine cyclization catalyst combustion method

The invention discloses a method for preparing N beta hydroxyethylethylenediamine cyclization catalyst combustion method, active material of the catalyst is Cu1Cr0.1 2La0.1 0.8P0.05 0.6, Al2O3 carrier, active component of the catalyst precursor and the carrier precursor proportional mixing, adding pore forming agent, pore forming agents include ammonium. Hydrogen carbonate, ammonium carbonate, ammonium nitrate, urea, starch, sugar and so on in an arbitrary, mixing, stirring and drying temperature, adding ethanol or gasoline combustion, ignition, complete combustion, high temperature roasting in the muffle furnace for catalytic agent. The present invention is prepared by burning N beta hydroxyethylethylenediamine cyclization catalyst, simple operation process, short process cycle, simple equipment, easy to realize the industrialized production of catalyst for N, hydroxyethyl piperazine synthesizing beta and N methylpiperazine, N hydroxyethylethylenediamine beta conversion and methyl piperazine with N the total selectivity of piperazine were higher.

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法
本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法。
技术介绍
哌嗪分子式为：C4H10N2，又称六氢吡嗪、哌哔嗪、胡椒嗪、双二甲胺等，是重要的有机合成中间体，广泛用于医药、农药和染料中间体等领域，例如：哌嗪可用于合成利福平、哌唑嗪、左羟丙哌嗪、盐酸羟嗪和去氯羟嗪等药物。N-甲基哌嗪分子式为：C5H12N2，广泛用于医药领域，例如：N-甲基哌嗪可用于生产氧氟沙星、甲哌利福霉素、哌拉平和乙胺嗪等药物；此外，在聚氨酯泡沫塑料、含硫聚酯、聚含氧四氟乙烯等高分子产品的生产中N-甲基哌嗪也有广泛的应用。现有文献(CN1634896A，CN102304101A，CN104496939B)报道以N-β-羟乙基乙二胺为原料，于固定床反应器中合成哌嗪和N-烷基哌嗪的催化剂，其活性组分主要是铜、镍、锌、铁单质复合催化剂或者它们的氧化物，载体为γ-Al203，目前，N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的制备方法有：(1)浸渍法，此方法将制备催化剂的铜、镍、锌、铁等硝酸盐溶解在一定量的去离子水中，然后将载体浸渍一定时间，于马弗炉中焙烧获得；该方法容易造成活性组分分布不均匀，影响了催化效果，此外，该方法大批量生产时，操作复杂，条件较为苛刻，不利于工业化生产。(2)共沉淀法，此方法将制备催化剂的铜、镍、锌、铁等硝酸盐溶解在适量的去离子水中，并将稍微摩尔过量的碳酸钠溶解在等体积的去离子水中，然后在搅拌的条件下，同时逐滴加入所配置的金属硝酸盐溶液和碳酸钠溶液，去离子水洗涤所得沉淀，120℃烘干，最后在马弗炉中焙烧获得。该方法很难让所有的金属阳离子沉淀，造成活性组分大量流失，同时沉淀过程中采用逐滴加入的办法，操作复杂，需要严格控制溶液pH，反应条件较为苛刻，以上共沉淀法的缺点影响了催化剂的工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决上述问题，并提供一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，本专利技术的制备方法简便、经济、反应时间短且催化剂分散均匀；本专利技术提供的技术方案为：一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，所述N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的活性物质为Cu1Cr0.1-2La0.1-0.8P0.05-0.6，催化剂的载体为Al2O3，所述催化剂的活性物质Cu1Cr0.1-2La0.1-0.8P0.05-0.6的负载量为催化剂的载体Al2O3重量的5-20％；催化剂的制备方法包括：采用可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐作为催化剂活性物质的前驱体，铝盐作为载体的前驱体，通过催化剂的活性物质和载体组成计算出各前驱体的用量，其中所述的可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐中铜、铬、镧、磷元素的摩尔比为1∶0.1-2∶0.1-0.8∶0.05-0.6，铝盐按照催化剂活性物质的重量计算，将可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐、铝盐溶于水后，与造孔剂搅拌混合均匀，用低于100℃加热搅拌至水分蒸发完全后得到混合物，再加入乙醇或汽油进行燃烧，乙醇或汽油加入量一般为能将混合物润湿为止，起到助燃的作用，燃烧完全后，进行焙烧、冷却得到所述催化剂；其中可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐、铝盐的选择不限定，能溶于水且高温可分解即可，本专利技术的造孔剂种类不做限定，通过添加乙醇或是汽油作为助燃剂，造孔剂可燃烧产生大量气体比单纯加热造孔剂产生的气体显著增加，使得本专利技术催化剂形成大量气孔使得本专利技术的活性物质分布均匀，且增大催化剂的比表面，使得催化剂活性显著提高。优选的是，所述的可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐中铜、铬、镧、磷元素的摩尔比为1∶0.6∶0.3∶0.3，合理分配各活性元素的摩尔比，使得本专利技术的催化剂活性最大化。优选的是，所述造孔剂为碳酸氢铵、碳酸铵、硝酸铵、氯化铵、氨水、肼、淀粉、尿素、糖、氨基酸、聚甲基丙烯酸甲酯、低分子量聚乙二醇中的一种或几种，优选低分子量聚乙二醇为2000分子量。优选的是，所述造孔剂与催化剂的重量比为1∶0.2-5。优选的是，所述可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐、铝盐，其中铜盐为硝酸铜，铬盐为硝酸铬，镧盐为硝酸镧，磷盐为磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的一种，铝盐为硝酸铝；优选的是，焙烧的温度为450-650℃。优选的是，进行燃烧前还包括将混合物进行研磨，燃烧的过程不断搅拌，增加研磨的过程使得各前驱体与载体以及造孔剂混合均匀，使得在燃烧的过程中形成的气孔分布均匀，扩大催化剂活性物质的比表面积，同时催化剂活性物质的负载量分布均匀。本专利技术的有益效果如下：本专利技术以乙醇或者汽油为助燃剂，采用碳酸氢铵、碳酸铵、硝酸铵、氨水、肼、淀粉、尿素、糖、氨基酸作为造孔剂，在助燃剂的作用下燃烧，利用在燃烧过程中产生大量气体并形成大量气孔来制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂，扩大催化剂活性物质的比表面积，同时催化剂活性物质的负载量分布均匀，本专利技术方法制备催化剂所需要的时间短10-20个小时左右相比现有技术的沉淀法和浸渍法耗时24-48小时显著缩短了催化剂制备时间，操作简单，显著提高催化剂的生产效率，便于实现催化剂的工业化生产，用于N-β-羟乙基乙二胺合成哌嗪与N-甲基哌嗪，N-β-羟乙基乙二胺转化率和哌嗪与N-甲基哌嗪总选择性均较高。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。实施例1按照上述催化剂的组成为10％Cu1Cr0.6La0.3P0.3-Al2O3，将1.3g硝酸铜，1.7g九水合硝酸铬，0.9g六水合硝酸镧，0.6g三水合磷酸铵，66.2g九水合硝酸铝完全溶解于水中，通过计算催化剂的重量为10g，然后加入造孔剂20g碳酸铵，碳酸铵与催化剂的质量比为2∶1，混合均匀，升温至60℃，恒温搅拌8小时至水分基本挥发，加入助燃物乙醇，点火，燃烧的同时进行搅拌，燃烧完全后，置于马弗炉中以2.0℃/分钟的升温速率升温至550℃，恒温焙烧4小时，自然冷却至室温，取出，压片，造粒，过40～60目筛，得到催化剂。实施例2按照上述催化剂的组成为10％Cu1Cr1La0.3P0.3-Al2O3，将1.3g硝酸铜，2.8g九水合硝酸铬，0.9g六水合硝酸镧，0.6g三水合磷酸铵，66.2g九水合硝酸铝完全溶解于水中，然后加入造孔剂20g碳酸铵，碳酸铵与催化剂的质量比为2∶1，混合均匀，升温至80℃，恒温搅拌6小时至水分基本挥发，加入助燃物乙醇，点火，燃烧的同时进行搅拌，燃烧完全后，置于马弗炉中以2.0℃/分钟的升温速率升温至550℃，恒温焙烧4小时，自然冷却至室温，取出，压片，造粒，过40～60目筛，得到催化剂。实施例3按照上述催化剂的组成为10％Cu1Cr0.6La0.5P0.3-Al2O3，将1.3g硝酸铜，1.7g九水合硝酸铬，1.5g六水合硝酸镧，0.6g三水合磷酸铵，66.2g九水合硝酸铝完全溶解于水中，然后加入造孔剂20g碳酸铵，碳酸铵与催化剂的质量比为2∶1，混合均匀，升温至80℃，恒温搅拌6小时至水分基本挥发，经过采用粉末研磨机研磨1小时后，加入助燃物乙醇，点火，燃烧的同时进行搅拌，燃烧完全后，置于马弗炉中以2.0℃/分钟的升温速率升温至550℃，恒温焙烧4小时，自然冷却至室温，取出，压片，造粒，过40～60目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧法制备N‑β‑羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，其特征在于，所述N‑β‑羟乙基乙二胺环合催化剂的活性物质为Cu1Cr0.1‑2La0.1‑0.8P0.05‑0.6，催化剂的载体为Al2O3，所述催化剂的活性物质Cu1Cr0.1‑2La0.1‑08P0.05‑0.6的负载量为催化剂的载体Al2O3重量的5‑20％；催化剂的制备方法包括：将可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐、铝盐溶于水后，与造孔剂搅拌混合均匀，用低于100℃加热搅拌至水分蒸发完全后得到混合物，再加入乙醇或汽油进行燃烧，燃烧完全后，进行焙烧、冷却得到所述催化剂；其中所述的可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐中铜、铬、镧、磷元素的摩尔比为1∶0.1‑2∶0.1‑0.8∶0.05‑0.6。

【技术特征摘要】
1.一种燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，其特征在于，所述N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的活性物质为Cu1Cr0.1-2La0.1-0.8P0.05-0.6，催化剂的载体为Al2O3，所述催化剂的活性物质Cu1Cr0.1-2La0.1-08P0.05-0.6的负载量为催化剂的载体Al2O3重量的5-20％；催化剂的制备方法包括：将可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐、铝盐溶于水后，与造孔剂搅拌混合均匀，用低于100℃加热搅拌至水分蒸发完全后得到混合物，再加入乙醇或汽油进行燃烧，燃烧完全后，进行焙烧、冷却得到所述催化剂；其中所述的可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐中铜、铬、镧、磷元素的摩尔比为1∶0.1-2∶0.1-0.8∶0.05-0.6。2.如权利要求1所述的燃烧法制备N-β-羟乙基乙二胺环合催化剂的方法，其特征在于，所述的可溶性的铜盐、铬盐、镧盐、磷盐中铜、铬、镧、磷元素的摩尔比为1∶0.6∶0.3∶0...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贵秋，郝青青，石海信，张海燕，罗祥生，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45