用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法及应用，将Mg(NO3)2.6H2O溶于水和无水乙醇的混合液中；将沉淀剂在搅拌下滴入上述溶液中，沉淀剂和Mg(NO3)2.6H2O的摩尔比为2～4:1；滴加结束后，继续搅拌，然后在155℃～175℃温度下晶化；然后进行水洗、抽滤、干燥焙烧制得纳米MgO催化剂。催化剂应用于异丙苯催化氧化合成过氧化氢异丙苯过程，异丙苯氧化反应是在含氧气体存在下，含氧气体为空气、富氧气体中的一种，应用于异丙苯氧化反应中，催化剂的活性高，产物CHP的选择性高，异丙苯转化率＞30％，CHP选择性＞95％，反应条件温和，便于操作，可用于工业生产中。可用于工业生产中。

【技术实现步骤摘要】
用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种碱土金属氧化物催化剂的制备方法和应用，具体说是一种用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法及应用。

技术介绍

[0002]异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯是苯酚丙酮工艺中的一个关键步骤。异丙苯氧化产物过氧化氢异丙苯(CHP)除了用于合成苯酚外，还是CHP法制环氧丙烷工艺的重要中间体，同时还广泛用于精细化工、高分子材料和有机合成的其它领域，经常作为链式自动氧化反应和聚合反应的引发剂，橡胶硫化的促进剂，有机化合物的氧化剂等。随着苯酚化工的日益发展和CHP应用范围的不断扩大，传统的异丙苯氧化技术已不能适应市场需求，研究和开发新的催化剂和反应工艺势在必行。
[0003]传统工业的异丙苯氧化工艺多采用空气自氧化法，反应的初始阶段需要加入CHP作为引发剂，反应一般在温度为110～115℃，存在较长的诱导期，反应速度较慢，时间长。氧化反应中易生成微量有机酸，促使产物CHP分解，收率下降，而CHP分解所生成的苯酚对氧化反应也有抑制作用，因此为防止CHP的过早分解和不必要的副反应发生，工业上异丙苯的转化率一般控制在30％以下。为改善工艺缺陷，在异丙苯氧化反应中加入催化剂，消除诱导期，提高反应速度，缩小反应器规模，特别是提高产物CHP的选择性，成为异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯研发的重点。
[0004]《石油学报》中的“碱土金属氧化物催化氧化异丙苯反应研究”，考察了碱土金属氧化物CaO、MgO和SrO在催化氧化异丙苯合成过氧化氢异丙苯反应中的性能。CaO、MgO和SrO催化剂直接由Ca(OH)2、MgO分析纯试剂和SrCO3在高温下焙烧制得。在间歇氧化装置中进行对催化剂性能测试，反应6h后，CaO对异丙苯氧化反应的活性最高，异丙苯的转化率达到60％以上，而MgO和SrO分别为42.1％和32.5％。而催化剂对产物的选择性为SrO最高，为65.1％，CaO最低，为55.9％。上述研发的碱土金属催化剂虽然在异丙苯氧化反应中具有催化活性，但是催化剂的选择性较低，CHP选择性最高为65.1％。
[0005]本专利技术提供了一种更加适用于异丙苯催化氧化制过氧化氢异丙苯的纳米MgO催化剂的合成方法，在该反应中，加入本专利技术制备的纳米MgO作为催化剂，可极大缩短引发时间，加快反应速度，且目标产物CHP的选择性高于95％，有极大的工业应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有催化剂在异丙苯氧化反应中选择性低或者成本高的技术不足，提供一种纳米MgO催化剂的制备方法和应用。所提供的纳米MgO应用于异丙苯氧化反应中活性较好，产物选择性高，副产物少，反应条件温和，便于操作，可用于工业生产中。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法及应用，催化剂为纳米MgO，是一种纳米碱土金属氧化物，其催化剂孔径具有1～15nm的介孔结构,其合成过程中所用沉
淀剂为尿素。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法，使用水热合成法包括以下步骤：
[0011]1)将Mg(NO3)2.6H2O溶于水和无水乙醇的混合液中，于水浴中搅拌,Mg(NO3)2.6H2O能够完全溶解于水和无水乙醇的混合液中即可；
[0012]2)将沉淀剂在搅拌下滴入上述溶液中，沉淀剂和Mg(NO3)2.6H2O的摩尔比为2～4:1；
[0013]3)滴加结束后，继续搅拌，然后在155℃～175℃温度下晶化；
[0014]4)晶化结束后进行水洗、抽滤、干燥焙烧制得纳米MgO催化剂。
[0015]所述步骤1)中水和无水乙醇的体积比为0.5～1.5:1。
[0016]所述步骤1)水浴温度为25℃～55℃；搅拌数据为30min～60min。
[0017]所述步骤2)中沉淀剂优选为尿素。
[0018]所述步骤2)中沉淀剂尿素和Mg(NO3)2.6H2O的摩尔比为2～4:1，摩尔比优选条件为2～3:1。
[0019]所述步骤3)中继续搅拌1h～2h。
[0020]所述步骤3)中晶化12h～48h。
[0021]本合成方法以尿素为沉淀剂，碱强度对于异丙苯氧化制CHP更适合，在Mg(NO3)2.6H2O的溶解过程中加入无水乙醇作溶剂，分布更均匀，同时在一定温度下晶化一定时间后，制备的MgO介孔结构有序性更好，孔径小，比表面积更大，在200m2/g以上，更加有利于MgO催化剂活性位与反应液的充分接触。
[0022]本专利技术的方法合成的纳米MgO催化剂应用于异丙苯催化氧化合成过氧化氢异丙苯过程，异丙苯氧化反应是在含氧气体存在下，含氧气体为空气、富氧气体中的一种。
[0023]异丙苯氧化反应条件为每克异丙苯反应液中含有0.005～0.02g催化剂，气体通量为100～400ml/min，氧气体积分数为20.9～30％，反应温度为70～100℃。
[0024]本专利技术的优点是：本专利技术所制备纳米MgO催化剂，合成使用常规的六水合硝酸镁和尿素，制备方法简单，制造成本低，经济性好。应用于异丙苯氧化反应中，催化剂的活性高，产物CHP的选择性高，异丙苯转化率＞30％，CHP选择性＞95％，反应条件温和，便于操作，可用于工业生产中。
具体实施方式
[0025]以下通过实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0026]反应产物的分析方法：
[0027](1)气相色谱分析产物中的有机组分含量，使用面积归一法进行计算。其中色谱分析条件为：Agilent
‑
7890A型色谱仪，60m
×
0.25mm INNOWAX毛细管柱，进样口温度为200℃，柱温在50℃保持5min，后以10℃/min的速率升至200℃，保持5min。FID检测器，检测室温度为250℃。
[0028](2)间接碘量滴定法分析反应前后过氧化氢异丙苯的浓度。
[0029]以下实施例中使用的催化剂是添加本专利技术方法制备的纳米MgO催化剂。
[0030]实施例1
[0031]1)将0.5molMg(NO3)2.6H2O溶于150ml水和100ml无水乙醇的混合液中，于25℃水浴中搅拌30min；
[0032]2)将2mol尿素溶液在搅拌下滴入上述溶液中；
[0033]3)滴加结束后，继续搅拌1h，然后在155℃温度下晶化12h；
[0034]4)晶化结束后进行水洗、抽滤、干燥，将干燥的样品在550℃下焙烧6h，可得到本方法制得的纳米MgO催化剂，该MgO孔径14.1nm，比表面积208m2/g。
[0035]分别称取1g该纳米MgO催化剂和100g异丙苯，置于不锈钢反应釜中。连续通入空气，气体通量为300ml/min，系统压力维持常压，反应温度控制在80℃。反应10h后，对反应产物进行取样分析。反应产物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于异丙苯氧化制CHP的纳米MgO催化剂制备方法，其特征是包括以下步骤：1)将Mg(NO3)2.6H2O溶于水和无水乙醇的混合液中，置于水浴中搅拌,Mg(NO3)2.6H2O能够完全溶解于水和无水乙醇的混合液中即可；2)将沉淀剂在搅拌下滴入上述溶液中，沉淀剂和Mg(NO3)2.6H2O的摩尔比为2～4:1；3)滴加结束后，继续搅拌，然后在155℃～175℃温度下晶化；4)晶化结束后进行水洗、抽滤、干燥焙烧制得纳米MgO催化剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤1)中水和无水乙醇的体积比为0.5～1.5:1。3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤1)中水浴温度为25℃～55℃；搅拌时间为30min～60min。4.如权利要求1所述的方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵克品，李军，于强，陈玮娜，崔凤霞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：