CN101264451A - 一种用于合成乙酸乙酯的催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于合成乙酸乙酯的催化剂的制备方法。以介孔γ-Al2O3为基载体,直接在基载体上采用沉淀-沉积法合成纳米ZrO2制备负载型纳米ZrO2/γ-Al2O3复合载体,并以此复合载体负载SO4 -2制备固体酸催化剂SO4 -2/ZrO2/γ-Al2O3。将SO4 -2/ZrO2/γ-Al2O3用于以乙酸和乙醇为原料合成乙酸乙酯,乙酸转化率95%以上,乙酸乙酯收率在90%以上。本发明成本低,对环境和设备不造成污染,所制备的催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及催化材料与多相催化领域,特别是一种用于合成乙酸乙酯的催化剂的制备方法。
背景技术
乙酸乙酯又名醋酸乙酯,为具水果香味的无色透明液体,是主要的工业溶剂,也常作为粘合剂或提取剂,用于各相关产品的生产,是最常规的化工原料。乙酸乙酯工业化生产方法主要有乙酸乙醇酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢歧化法以及最近已工业化生产的乙烯/乙酸直接合成法。目前,应用最为广泛的生产方法为乙酸乙醇酯化法,而酯化法使用的催化剂包括:浓硫酸、固体超强酸(沸石分子筛固载的固体酸、非高分子固体酸、硫酸氢钠、TiSiW12O40/TiO2)等,浓硫酸是当中使用最广和使用最早的酯化催化剂。近年,由于硫酸腐蚀性强、副反应多、副产物处理困难及对环境和设备造成污染损坏等,科学工作者都着力研究浓硫酸的替代品。以固体超强酸代替浓硫酸做催化剂是主要的研究方向,这主要因为固体超强酸具有环保、经济的特性,但固体超强酸作催化剂也存在反应转化率低,实际回收再利用效果低的特点,在应用上也未达理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于合成乙酸乙酯的高活性、高选择性和高稳定性的催化剂的制备方法。
本发明将纳米材料的优异性能与价廉的γ-Al2O3结合制备一种负载型的ZrO2/γ-Al2O3复合载体。一方面充分发挥纳米ZrO2的优异催化性能,另一方面利用γ-Al2O3的较大的比表面积和适宜的孔径分布。并以此载体负载SO4 -2制备固体酸催化剂SO4 -2/ZrO2/γ-Al2O3,增大催化剂的比表面积和孔径,有利于增加酸中心数,提高催化剂的活性。
具体步骤为:
将γ-Al2O3置于容器中并抽空至0.01~0.03MPa,继续抽空4小时后加入10ml重量百分比为5~10%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液和10ml重量百分比为6~10%、分子量为20000的聚乙二醇(PEG)搅拌均匀后,按每克γ-Al2O3负载0.6克ZrO2的计量比加入1.0mol/L的ZrOCl2溶液,连续搅拌,浸渍4小时后加入重量百分比为10%的NH3.H2O,调节pH=10~11,于90℃温度下陈化4小时后,过滤并洗涤除去Cl-(用硝酸银溶液检验),然后于微波炉中干燥12分钟,600℃条件下焙烧4小时,得样品ZrO2/γ-Al2O3复合载体,以2mol/L的H2SO4浸渍ZrO2/γ-Al2O3复合载体24小时,过滤除去过量的H2SO4溶液,微波干燥,于马弗炉中500℃焙烧3小时,得SO4 2-/ZrO2/γ-Al2O3催化剂。
本发明成本低,对环境和设备不造成污染,所制备的催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性。
具体实施方式
实施例:
将γ-Al2O3置于容器中并抽空至0.01MPa,继续抽空4小时后加入10ml重量百分比为5%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液和10ml重量百分比为10%、分子量为20000的聚乙二醇(PEG)搅拌均匀后,按每克γ-Al2O3负载0.6ZrO2的计量比加入1.0mol/L的ZrOCl2溶液,连续搅拌,浸渍4小时后加入重量百分比为10%的NH3.H2O,调节pH=10.5,于90℃温度下陈化4小时后,过滤并洗涤除去Cl-(用硝酸银溶液检验),然后于微波炉中干燥12分钟,600℃条件下焙烧4小时,得样品ZrO2/γ-Al2O3复合载体,以2mol/L的H2SO4浸渍ZrO2/γ-Al2O3复合载体24小时,过滤除去过量的H2SO4溶液,微波干燥,于马弗炉中500℃焙烧3小时,得SO4 2-/ZrO2/γ-Al2O3催化剂。
运用XRD表征技术结果表明,负载型的ZrO2/γ-Al2O3复合载体中ZrO2以四方相结构存在,ZrO2的平均粒径为6.2nm。SO4 2-/ZrO2/γ-Al2O3催化剂的主要物化性能如下:
表1.SO4 2-/ZrO2/γ-Al2O3物化性能
性能名称 | 性能指标 |
SBET | 141-148.3m2/g |
孔容 | 0.98cc/g |
最可几孔径 | 13.2nm |
酸种类 | L酸73.6%,B酸26.4% |
以乙酸和乙醇为原料合成乙酸乙酯工艺条件:n(乙醇)∶n(乙酸)=1.5∶1、反应温度80℃、常压、反应时间2.5-4小时。
在上述工艺条件下乙酸的转化率95-98%,乙酸乙酯的收率在90%以上。催化剂使用100小时后,乙酸的转化率保持在89-91%之间,并且该催化剂在活性减弱后,可以再生,再生条件:将回收的催化剂在微波炉中处理20分钟后,直接2mol/L的H2SO4浸渍24小时,于马弗炉中500℃焙烧3小时即可。
Claims (1)
1.一种用于合成乙酸乙酯的催化剂的制备方法,其特征在于具体步骤为:将γ-Al2O3置于容器中并抽空至0.01~0.03Mpa,继续抽空4小时后加入10ml重量百分比为5~10%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液和10ml重量百分比为6~10%、分子量为20000的聚乙二醇即PEG搅拌均匀后,按每克γ-Al2O3负载0.6克ZrO2的计量比加入1.0mol/L的ZrOCl2溶液,连续搅拌,浸渍4小时后加入重量百分比为10%的NH3.H2O,调节pH=10~11,于90℃温度下陈化4小时后,过滤并洗涤除去Cl-,用硝酸银溶液检验,然后于微波炉中干燥12分钟,600℃条件下焙烧4小时,得样品ZrO2/γ-Al2O3复合载体,以2mol/L的H2SO4浸渍ZrO2/γ-Al2O3复合载体24小时,过滤除去过量的H2SO4溶液,微波干燥,于马弗炉中500℃焙烧3小时,得SO4 2-/ZrO2/γ-Al2O3催化剂。
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