一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种制备5‑氨基间苯二甲酸的催化剂，由载体及负载在载体上的Pt、Pd和金属M组成，所述金属M为Sn、Ba或Ni，所述载体为活性炭载体；按照重量百分含量100%计，Pt的含量为0.05‑1%，Pd的含量为0.05‑1%，金属M的含量为0.05‑1%，其余为载体；同时，本发明专利技术还公开所述催化剂的制备方法及其用于5‑硝基间苯二甲酸固定床连续化制备5‑氨基间苯二甲酸的应用。本发明专利技术提供的催化剂催化活性、选择性和稳定性高，用于制备5‑氨基间苯二甲酸时，原料5‑硝基间苯二甲酸的摩尔转化率大于96.9%，产物5‑氨基间苯二甲酸的摩尔收率大于96%，催化剂累积运行时间长。

A catalyst for the preparation of 5-aminoisophthalic acid and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于催化加氢硝基加氢工艺
，具体涉及一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
5-氨基间苯二甲酸是重要的有机合成中间体，在化学试剂、色素、染料、非离子X-CT造影剂等化工产品上都有广泛的应用，如合成碘海醇、碘帕醇，碘佛醇等都需要5-氨基间苯二甲酸，它能够与金属形成配合物用作发光材料，有些大分子化合物的合成也需要它作为连接中间体。因此，5-氨基间苯二甲酸作为化工中间体的原料，其合成方法备受关注。目前，5-氨基间苯二甲酸合成主要依靠釜式加氢，目前工艺的缺点主要有：5-氨基间苯二甲酸加氢釜式工艺，存在装料、卸料等辅助操作时间长、劳动强度大、不易自主控制、传质传热慢，易造成温度、浓度不均匀、时空收率低、批次产品稳定性差、反应过程难以精确控制、安全隐患大等问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂以5-硝基间苯二甲酸为原料，在固定床反应器中制备5-氨基间苯二甲酸，所述催化剂寿命长，制备5-氨基间苯二甲酸时，原料转化率高，产物收率高，工艺安全环保。一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，由载体及负载在载体上的Pt、Pd和金属M组成，所述金属M为Sn、Ba或Ni，所述载体为活性炭载体；按照重量百分含量100%计，Pt的含量为0.05-1%，Pd的含量为0.05-1%，金属M的含量为0.05-1%，其余为载体。优选地，所述Pt的含量为0.3-0.5%，Pd的含量为0.1-0.3%，金属M的含量为0.1-0.4%，其余为载体。优选地，所述载体为柱状或者片状活性炭载体，且所述载体的平均外径为0.5-5mm、比表面积为600-1300m2/g、轴向抗压强度15-50N。所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将金属M的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液A，再向其中加入溶液A三分之一体积的无水乙醇，混合均匀后将载体浸没在其中，搅拌2-3h后静置4-8h，过滤，得到固体物料B，将固体物料B真空干燥，然后焙烧，自然冷却至室温后，得到负载M的催化剂前驱体；所述金属M的前驱体为Sn的盐酸盐、Ba的盐酸盐，或Ni的盐酸盐；（2）将Pt的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液C；再将Pd的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液D；将溶液C、溶液D混合得到溶液E，向其中加入溶液E质量3%的三氯乙酸，混合均匀，将所述负载M的催化剂前驱体浸没在其中，搅拌2-3h后静置4-8h，过滤，得到固体物料F，将固体物料F真空干燥，然后焙烧，自然冷却至室温后，得到负载Pt、Pd和M的催化剂前驱体；所述Pt的前驱体、Pd的前驱体为其盐酸盐或者硝酸盐；（3）将步骤（2）得到的催化剂前驱体用还原剂做还原处理，得到制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂；其中，所述稀硝酸的质量浓度为0.5-1%。优选地，所述还原剂为硼氢化钠、甲酸、或者氮气稀释的氢气。优选地，所述还原剂为氮气稀释的氢气，其中，氮气和氢气的体积比为1:1，还原处理的温度为200-400℃、时间为2-8h。优选地，所述步骤（1）和步骤（2）中，所述真空干燥均为先在60-70℃下真空干燥4-8h，再在120℃下真空干燥4-8h。优选地，所述步骤（1）和步骤（2）中，所述焙烧均为先以2℃/min的速率升温至260℃焙烧1h，再以1℃/min的速率升温至450-550℃焙烧4h。将所述催化剂用于5-硝基间苯二甲酸固定床连续化制备5-氨基间苯二甲酸的方法，包括以下步骤：（一）将所述催化剂与惰性瓷球或活性炭载体按照体积比3:1混合，装填于固定床反应器内，通入氮气将空气排净，然后向其中通入氢气，控制压力0.5-1.5Mpa，反应温度80-180℃，保持1h；其中，氢气的流量与催化剂的质量之比为（25-30）mL/min：1g；（二）按照1g：10mL的比例将5-硝基间苯二甲酸用溶剂溶解，得到悬浮液，然后按照0.1-0.6g/每g5-硝基间苯二甲酸向所述悬浮液中加入NaOH或者KOH，得到澄清的原料液；将氢气和所述原料液分别预热至所述反应温度，然后通入固定床反应器内，在所述反应温度下和压力下反应；其中，所述溶剂为水、甲醇、异丙醇或者N-二甲基甲酰胺；（三）将步骤（二）的反应产物送入气液分离器，得到的尾气氢气经过压缩循环利用，得到的液体通入0-10℃的冰水中，用盐酸调节其pH为1.0-3.0，将析出的产品经过过滤洗涤，得到的白色产品为5-氨基间苯二甲酸。优选地，步骤（二）中所述氢气与5-硝基间苯二甲酸的摩尔比为（40-60）：1；所述5-硝基间苯二甲酸空速为0.3-1.0g/gcat/hr。优选地，所述固定床反应器为列管反应器，所述列管反应管的内径为1.5-3.5mm，装填高度1.8-5cm，所述瓷球的粒径1.5-2mm。本专利技术的优点：1.本专利技术提供的催化剂催化活性、选择性和稳定性高，用于制备5-氨基间苯二甲酸时，原料5-硝基间苯二甲酸的摩尔转化率大于96.9%，产物5-氨基间苯二甲酸的摩尔收率大于96%，催化剂累积运行时间能达到7850h；2.在制备5-氨基间苯二甲酸时，采用固定床反应器，实现了5-氨基间苯二甲酸的连续化生产，反应条件温和，容易控制；3.在制备5-氨基间苯二甲酸时，固定床列管反应器连续反应过程，单位时间内反应物的总量很低，仅限于列管内催化剂空隙的体积，大幅缩小了危险源的总量；反应过程连续进行，不存在氢气置换、过滤催化剂、添加催化剂的程序，大幅降低安全风险，有利于安全控制，安全性好；4.制备5-氨基间苯二甲酸时，连续化生产在生产过程可以省去更多的变量（温度、压力、时间）操作，可以避免釜式生产各釜批次的质量差异，产品质量的稳定性更高；5.制备5-氨基间苯二甲酸时，自动化程度高，生产效率高，人工成本低；不存在气体置换，氢气循环利用，降低氢气成本；反应过程连续进行，能耗更低，降低能耗成本；贵金属含量低，生产开车稳定后，催化成本降低。具体实施方式实施例11.一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，由载体及负载在载体上的Pt、Pd和Sn组成，所述载体为活性炭载体；按照重量百分含量100%计，Pt的含量为0.35%，Pd的含量为0.15%，Sn的含量为0.2%，其余为载体；所述活性炭载体为柱状活性炭载体，且所述载体的平均外径为2.5mm、比表面积为890m2/g、轴向抗压强度43N。2.所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将含有0.2gSn的二水合氯化亚锡溶解于0.5wt%的稀硝酸中，得到溶液A，再向其中加入溶液A三分之一体积的无水乙醇30mL，混合均匀后将载体浸没在其中，搅拌2h后静置8h，过滤，得到固体物料B，将固体物料B先在60℃下真空干燥8h，再在120℃下真空干燥4h，然后先以2℃/min的速率升温至260℃焙烧1h，再以1℃/min的速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，其特征在于：由载体及负载在载体上的Pt、Pd和金属M组成，所述金属M为Sn、Ba或Ni，所述载体为活性炭载体；按照重量百分含量100%计，Pt的含量为0.05-1%，Pd的含量为0.05-1%，金属M的含量为0.05-1%，其余为载体。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，其特征在于：由载体及负载在载体上的Pt、Pd和金属M组成，所述金属M为Sn、Ba或Ni，所述载体为活性炭载体；按照重量百分含量100%计，Pt的含量为0.05-1%，Pd的含量为0.05-1%，金属M的含量为0.05-1%，其余为载体。


2.根据权利要求1所述制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，其特征在于：所述Pt的含量为0.3-0.5%，Pd的含量为0.1-0.3%，金属M的含量为0.1-0.4%，其余为载体。


3.根据权利要求1或2所述制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂，其特征在于：所述载体为柱状或者片状活性炭载体，且所述载体的平均外径为0.5-5mm、比表面积为600-1300m2/g、轴向抗压强度15-50N。


4.权利要求1或2所述催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将金属M的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液A，再向其中加入溶液A三分之一体积的无水乙醇，混合均匀后将载体浸没在其中，搅拌2-3h后静置4-8h，过滤，得到固体物料B，将固体物料B真空干燥，然后焙烧，自然冷却至室温后，得到负载M的催化剂前驱体；所述金属M的前驱体为Sn的盐酸盐、Ba的盐酸盐，或Ni的盐酸盐；
（2）将Pt的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液C；再将Pd的前驱体溶解于稀硝酸中，得到溶液D；将溶液C、溶液D混合得到溶液E，向其中加入溶液E质量3%的三氯乙酸，混合均匀，将所述负载M的催化剂前驱体浸没在其中，搅拌2-3h后静置4-8h，过滤，得到固体物料F，将固体物料F真空干燥，然后焙烧，自然冷却至室温后，得到负载Pt、Pd和M的催化剂前驱体；所述Pt的前驱体、Pd的前驱体为其盐酸盐或者硝酸盐；
（3）将步骤（2）得到的催化剂前驱体用还原剂做还原处理，得到制备5-氨基间苯二甲酸的催化剂；
其中，所述稀硝酸的质量浓度为0.5-1%。


5.根据权利要求4所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述还原剂为硼氢化钠、甲酸、或者氮气稀释的氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：万克柔，程杰，张炳亮，林涛，张力，高明明，赵茁然，张之翔，
申请(专利权)人：西安凯立新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61