改性氧化铝催化剂及其制备方法与在合成甲基异丁基酮的应用技术

本发明专利技术公开了一种改性氧化铝，其采用浸渍法，将A12O3于硝酸钯溶液中浸渍，经过滤、烘干、焙烧、还原后即得。该改性氧化铝能够为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心，同时由于负载一定量的金属钯，两种活性中心相匹配，在反应过程中充分体现了异步协同作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工材料领域，具体涉及一种改性氧化铝催化剂及其制备方法与在合成甲基异丁基酮的应用。
技术介绍
甲基异丁基酮(MIBK)主要用途是作中沸点溶剂和有机合成原料。作为性能优良的溶剂，MIBK与常用的溶剂，如:丙酮、醋酸乙酮、环己酮、甲乙酮等相比，具有挥发度低、相溶性好、无毒等特点，是涂料、油漆、粘合剂、环氧树脂等行业使用的高档溶剂，特别是MIBK作为优良的油漆溶剂，具有流平性好、漆膜硬、挥发度适中的优点，能配制低粘度溶液且防止凝胶。故在高档油漆中，MIBK有着广阔的应用前景。它在石油脱蜡、磁带生产、金属选矿、医药、原子吸收光谱等方面也有着极其广泛的应用。自从1913年Lassi报道催化合成MIBK以来，人们一直尝试用不同原料、不同催化剂和不同工艺方法合成MIBK。目前，MIBK的工业化生产方法按原料分主要有丙酮路线和异丙醇路线。就丙酮路线合成MIBK而言，有三步法和一步法之分。以丙酮为原料三步法合成MIBK的过程如下:第一步，在碱性催化剂作用下，丙酮缩合成二丙酮醇(DAA);第二步，在酸性催化剂作用下，DAA分子内脱水，生成异丙叉丙酮(MO);第三步，MO选择加氢，生成MIBK。丙酮三步法是60年代开始采用的，其缺点是工艺流程长、投资大、产品组分复杂和分离提取困难。以丙酮为原料，经过一步反应得到MIBK的过程如下:在一种具有酸碱活性中心和加氢活性中心的催化剂作用下丙酮一步反应生成MIBK。在酸碱活性中心上，二分子丙酮缩合、脱水转化为异丙又丙酮(MO)，然后在加氢活性中心上，MO加氢生成MIBK。为了一次完成缩合、脱水、加氢反应，人们研究了大量的催化剂，如Pd/树脂、Pd/分子筛、Pd/金属氧化物等催化剂，这些催化剂分别以载体提供酸碱活性中心、金属把提供加氢活性中心来完成丙酮一步反应生成MIBK。以异丙醇为原料合成MIBK:在Cu0/A1203, Cu0/Cr203, CuO/MgO等催化剂作用下，异丙醇一步反应生成MIBK。以异丙醇为原料生产MIBK装置可同时产出多酮，即MIBK，二异丁基酮(DIBK)和丙酮。显然,无论是以丙酮为原料,经过一步反应得到MIBK,还是以异丙醇为原料经一步反应得MIBK，一步法具有明显的优势。但现有一步法所使用的催化剂在为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心方面的性能还不够，需要研究开发新的催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性氧化铝催化剂，其能够为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心，同时由于负载一定量的金属钯，两种活性中心相匹配，在反应过程中充分体现了异步协同作用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种改性氧化铝催化剂，其采用以下方法制得:采用浸溃法，将Al2O3于硝酸钯溶液中浸溃，经过滤、烘干、焙烧、还原后即得。作为优选，所述硝酸钯溶液的P H值为I 一 2。作为优选，硝酸钯溶液中P d的浓度为0.1% - 1.0%。作为优选，Al2O3在放于硝酸钯溶液中浸溃之前，先用铌酸进行浸溃，再过滤、烘干。作为优选，焙烧的温度为400°C。作为优选，还原步骤中，温度为300°C，在氢气中还原。本专利技术还提供了采用上述改性氧化铝为催化剂合成甲基异丁基酮的方法，其以氢气和异丙醇为原料，在上述改性氧化铝催化剂存在的条件下一步合成甲基异丁基酮。作为优选，异丙醇和氢气的磨尔比值为2。作为优选，合成甲基异丁基酮的温度为140°C _160°C,压力为4.0Mpa-5.0Mpa,异丙醇液体空速为1.0h'本专利技术的有益效果是:提供了一种用于合成甲基异丁基酮的新的催化剂，该催化剂是经过P d改性的改性氧化铝，其能够为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心，同时由于负载一定量的金属钯，两种活性中心相匹配，在反应过程中充分体现了异步协同作用。附图说明图1为醇氢比对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；图2为温度对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；图3为压力对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；图4为异丙醇液体空速对转化率和MIBK选择性的影响的曲线图。具体实施例方式下面通过具体实施例子对本专利技术一种高性能碱溶胀型增稠剂及其制备方法作进一步详细介绍。实施例1—种改性氧化铝，其采用以下方法获得:将Al2O3浸溃于硝酸钯溶液中，经过滤、烘干、焙烧、还原后即得。其中，硝酸钯溶液的P H值为I 一 2，P d的浓度为0.1% - 1.0%。焙烧的温度为400°C。还原是在温度为300°C，在氢气气氛中进行的。本专利技术选用硝酸钯溶液为浸溃液，具有以下优势:1、焙烧过程中，易分解为氧化物或经氢气还原成金属；在焙烧或还原时，非活性物质或对改性氧化铝有害的物质容易挥发。用浸溃法制备催化剂时，沉积在载体细孔内的浸溃液和吸附在载体表面的活性组份一起附载在载体上。众所周知，吸附在载体上的活性组份与载体结合比较稳定，在干燥过程中不会发生溶质迁移，受焙烧还原条件影响较小，最终得到的金属晶粒细小，活性比表面较大。相反，沉积在细孔中的浸溃液中的活性组份中，受操作条件影响较大，常常发生迁移与聚集则在后续加工过程形成大的、不均匀的晶粒，使活性比表面积减小。因此，用浸溃法制备催化剂时，必须考虑该活性组份尽可能以吸附形式附载在载体上。专利技术人通过研究确定溶液的PH值为1-2。由于改性氧化铝催化剂对活性组份附载量一定，当制备催化剂量一定时，不再吸附活性组份，专利技术人研究确定浸溃液中Pd浓度为0.1% - 1.0%较佳。还原步骤是催化剂制备的最后一个单元操作。催化剂还原就是在一定的温度下，在还原气氛中，使催化剂活化的过程。影响催化剂还原过程的主要因素有:(I)还原温度；(2)还原气体的组成；⑶还原气体空速。当温度接近120°C时，Pd (NO3)2开始还原、从H2消耗量可见，还原速度很快，当温度达到随温度升高150°C时，H2消耗量达到最大，还原速度最高，之后，随温度升高，H2消耗量缓慢下降，还原速度逐渐下降，当温度接近450°C时还原结束。本专利技术人确定催化剂还原温度为300°C。实施例2本实施例是在实施例2的基础上进行改进的，不同之处在于=Al2O3在放于硝酸钯溶液中浸溃之前，先用铌酸进行浸溃，再过滤、烘干。实施例3采用实施例1或2的改性氧化铝为催化剂合成甲基异丁基酮的方法:以氢气和异丙醇为原料，在上述改性氧化铝催化剂存在的条件下一步合成甲基异丁基酮。优选方案中，异丙醇和氢气的磨尔比值为2，合成甲基异丁基酮的温度为1400C _160°C，压力为4.0Mpa-5.0Mpa，异丙醇液体空速为1.0h'实施例4合成甲基异 丁基酮的较佳工艺条件的确定本专利技术开发的催化剂是一种双功能催化剂，即具有酸碱活性，在酸碱活性中心上，异丙醇发生缩合脱水反应心上中间产物发生加氢反应。要使两种活性中心能异步协调地完成该反应过程。必须研究两种反应物投料比对反应过程的影响。选择异丙醇转化率和MIBK选择性为考核目标。请参照图2和图3，实验范围内，异丙醇转化率随温度升高而增加，MIBK在端点180°C时取得最大值。在压力为4.0-6.0Mpa范围内，选择性首先随温度升高呈上升趋势，然后，随温度升高而下降，由此可见，MIBK选择性在140°C _160°C范围内存在最大值。压力为3.0Mpa时MIBK选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性氧化铝的制备方法，其特征在于：采用浸渍法，将A12O3于硝酸钯溶液中浸渍，经过滤、烘干、焙烧、还原后即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冬梅，朱屋彪，
申请(专利权)人：中山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：