一种催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于精细化工产品用催化剂技术领域，提供了一种催化剂及其制备方法和应用。该方法包含下列步骤：将复合氧化物和食人鱼溶液混合后浸渍、焙烧得到羟基化载体；将羟基化载体和金属盐水溶液混合后浸渍、焙烧得到载体催化剂；将载体催化剂和碱溶液混合后浸渍、焙烧得到催化剂。本发明专利技术提出了一种以非贵金属为活性组分制备催化剂的方法，工艺流程简便，生产成本和设备投资低，得到的催化剂可以在较低的反应温度下高效率合成3

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及精细化工产品用催化剂
，尤其涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]3‑
戊酮，又名二乙基酮，为一种无色液体，具有类似丙酮的气味，是一种重要的溶剂和精细化学品，广泛应用于合成染料、医药、农业等领域。作为溶剂，是油漆和维生素E前体的溶剂；作为化学品，是除草剂二甲戊乐灵、抗禽流感药物达菲的中间体以及其它有机合成的原料。现有技术中3
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戊酮的合成方法主要有间戊二烯法、甲基乙基酮和甲醇一步法、甲醇丁酮烷基化、乙烯转化法、丙醛氧化法和酸酸法等。
[0003]专利技术专利200610117483.9公开了一种以间戊二烯为原料，用H3PO4/硅藻土作催化剂，使间戊二烯与水在绝热反应器内转化为戊酮的方法。将气化的水和间戊二烯预热后，从反应器顶部进入催化剂床层进行反应。在反应温度为180～300℃，水和间戊二烯摩尔比为4.0～8.0，空速LHSV为0.1～0.5h
‑1，反应压力为常压～0.3MPa的条件下，间戊二烯与水进行加成和异构反应，生产2
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戊酮和3
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戊酮。
[0004]专利技术专利200410058031.9提供了一种从甲基乙基酮和甲醇合成甲基异丙基酮和二乙基酮(3
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戊酮)的方法。该方法使用的催化剂由Zr、Mn、Zn和碱金属的混合氧化物担载少量的Pd组成，反应温度为300～400℃。
[0005]专利技术专利202010754640.7公开了一种用于甲醇
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丁酮烷基化制备3
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戊酮的双功能催化剂及其制备方法和应用，催化剂组成为氧化镍、氧化镁、氧化铝和氧化锌，该催化剂具有很好的3
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戊酮选择性和稳定性，并且可在较低的温度下实现反应。在220～350℃，常压下，3
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戊酮选择性可达到60～70％。
[0006]专利技术专利202010298664.6提供了一种用于乙烯转化合成3
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戊酮的Ru基催化剂及其制备方法和应用，该催化剂可在较低温度和压力下操作，3
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戊酮选择性高达83％，且加氢产物乙烷选择性可低于10％，与3
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戊酮合成的传统方法相比，具有反应温度温和、产物易分离、能耗低、无酸和溶剂引入、无CO2排放、原子经济性、稳定性好等优点。
[0007]专利技术专利201910221935.5提供了一种合成3
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戊酮的方法，通过将石墨粉研磨、干燥后与筛选出的活性成分水溶液超声震荡、微波干燥得到石墨烯掺杂活性成分的前驱体，加热膨胀后得到石墨烯掺杂催化剂，将丙醛与氧气通入固定床反应器中，将氧化催化剂和反应催化剂填充入催化剂床层，反应催化剂床层的两侧通入水蒸气，反应器在常压条件下升温至340～360℃，可以高选择性、高收率的制备3
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戊酮，副产物少，提纯容易。
[0008]酸酸法是目前应用最广泛、最合适工业化生产的方法，由丙酸脱羧而成，转化率高，选择性好，无明显的三废问题。张义等人(稀有金属，2010，34(4)：574
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577)报道了MnO/γ
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Al2O3催化剂上3
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戊酮的合成研究，采用γ
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Al2O3为载体，金属氧化物为活性组分，以丙酸为原料，在固定床反应器上合成3
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戊酮，产物选择性大于90％，丙酸转化率大于95％。
[0009]专利技术专利200910030193.4提供了一种用于合成3
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戊酮的催化剂，用碱和/或碱土
金属氧化物修饰酸酸法合成3
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戊酮的负载型稀土催化剂，可以抑制异构反应，降低了反应物中2
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戊酮和甲基异丙基酮的选择性，大大降低了3
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戊酮分离难度，反应温度为410～420℃，常压。
[0010]综上所述，酸酸法是较为理想的3
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戊酮合成方法，但仍然存在以下几点可以改进的方面：(1)产物中存在较多副产物，如2
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戊酮等，由于其与3
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戊酮是异构体，后续分离困难；(2)当选用γ
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Al2O3或碳纳米管为载体，在固定床反应器进行反应时，需要410～420℃的高温下反应，不仅会使催化剂活性降低，而且增加了能耗。因此，提供一种高效的3
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戊酮合成催化剂成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种催化剂及其制备方法和应用。
[0012]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0013]本专利技术提供了一种催化剂的制备方法，包含下列步骤：
[0014](1)将复合氧化物和食人鱼溶液混合后浸渍、焙烧得到羟基化载体；
[0015](2)将羟基化载体和金属盐水溶液混合后浸渍、焙烧得到载体催化剂；
[0016](3)将载体催化剂和碱溶液混合后浸渍、焙烧得到所述的催化剂。
[0017]作为优选，步骤(1)所述复合氧化物为氧化锆和氧化铝的混合物或氧化锆和二氧化硅的混合物；所述氧化锆和氧化铝的质量比为1：0.3～1；所述氧化锆和二氧化硅的质量比为1：0.3～1；所述复合氧化物和食人鱼溶液的质量体积比为0.4～1g：1mL。
[0018]作为优选，步骤(1)所述浸渍的温度为80～110℃，所述浸渍的时间为3～8h；所述焙烧的温度为350～500℃，所述焙烧的时间为4～8h。
[0019]作为优选，步骤(2)所述金属盐水溶液中溶质包含铜盐和VIII族金属盐，所述VIII族金属盐为铁盐、钴盐或镍盐；
[0020]所述铜盐为三水硝酸铜或一水乙酸铜，所述铁盐为九水硝酸铁或乙酸铁，所述钴盐为六水硝酸钴或乙酸钴，所述镍盐为六水硝酸镍或乙酸镍；
[0021]所述金属盐水溶液中金属离子的总浓度为1.4～2.6mol/L。
[0022]作为优选，所述铁盐和铜盐的摩尔比为0.01～1：1；所述钴盐和铜盐的摩尔比为0.01～1：1；所述镍盐和铜盐的摩尔比为0.01～1：1；所述羟基化载体和金属盐水溶液的质量体积比为0.34～1g：1mL。
[0023]作为优选，步骤(2)所述浸渍的温度为20～90℃，所述浸渍的时间为4～10h；所述焙烧的温度为350～500℃，所述焙烧的时间为4～8h。
[0024]作为优选，步骤(3)所述碱溶液中溶质包含可溶性钾盐、六水合硝酸镁、四水合硝酸钙、硝酸钡中的一种或几种；所述可溶性钾盐为碳酸钾或氢氧化钾；所述碱溶液中金属离子的总浓度为0.2～1mol/L；所述载体催化剂和碱溶液的质量体积比为0.28～1g：1mL。
[0025]作为优选，步骤(3)所述浸渍的温度为20～80℃，所述浸渍的时间为4～10h；所述焙烧的温度为350～500℃，所述焙烧的时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：(1)将复合氧化物和食人鱼溶液混合后浸渍、焙烧得到羟基化载体；(2)将羟基化载体和金属盐水溶液混合后浸渍、焙烧得到载体催化剂；(3)将载体催化剂和碱溶液混合后浸渍、焙烧得到所述的催化剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述复合氧化物为氧化锆和氧化铝的混合物或氧化锆和二氧化硅的混合物；所述氧化锆和氧化铝的质量比为1：0.3～1；所述氧化锆和二氧化硅的质量比为1：0.3～1；所述复合氧化物和食人鱼溶液的质量体积比为0.4～1g：1mL。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述浸渍的温度为80～110℃，所述浸渍的时间为3～8h；所述焙烧的温度为350～500℃，所述焙烧的时间为4～8h。4.如权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述金属盐水溶液中溶质包含铜盐和VIII族金属盐，所述VIII族金属盐为铁盐、钴盐或镍盐；所述铜盐为三水硝酸铜或一水乙酸铜，所述铁盐为九水硝酸铁或乙酸铁，所述钴盐为六水硝酸钴或乙酸钴，所述镍盐为六水硝酸镍或乙酸镍；所述金属盐水溶液中金属离子的总浓度为1.4～2.6mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：武应全，谭猗生，解红娟，张涛，杨国辉，谭明慧，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：