具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一:
一种乙酸和甲醛合成丙烯酸用磷钒催化剂的制备方法,其主要包括以下步骤:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)46.5g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度118℃,同时利用搅拌器搅拌9小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:3.8:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)32.3g和异丁醇46.5g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.9。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至107℃,同时利用搅拌器搅拌9小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置8小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.1MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取21.7g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为40.0mol%。
实施例二:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)46.5g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度120℃,同时利用搅拌器搅拌8小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:3.8:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)34.3g和异丁醇49.2g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.9。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至108℃,同时利用搅拌器搅拌9小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.06。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置3小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为130℃,干燥时间为14小时,真空度维持在0.06MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取27.1g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为54.3mol%。
实施例三:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)46.5g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度120℃,同时利用搅拌器搅拌8小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:3.8:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)38.8g和异丁醇55.7g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.9。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至110℃,同时利用搅拌器搅拌10小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.2。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置9小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为120℃,干燥时间为15小时,真空度维持在0.07MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取31.4g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为30.0mol%。
实施例四:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)46.5g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度120℃,同时利用搅拌器搅拌8小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:3.8:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)45.2g和异丁醇65.0g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.9。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至107℃,同时利用搅拌器搅拌7小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.4。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置10小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为140℃,干燥时间为13小时,真空度维持在0.09MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取24.6g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为25.3mol%。
实施例五:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)46.5g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度121℃,同时利用搅拌器搅拌9小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:3.8:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)51.6g和异丁醇74.3g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.9。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至110℃,同时利用搅拌器搅拌8小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.6。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置2小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.08MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取27.5g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为23.4mol%。
实施例六:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)92.9g和苯甲醇(C7H8O)81.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度123℃,同时利用搅拌器搅拌10小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:7.6:4.5。
②称取固体正磷酸(H3PO4)34.3g和异丁醇27.5g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.06。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至110℃,同时利用搅拌器搅拌10小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.06。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置5小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.08MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取19.0g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为42.9mol%。
实施例七:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)23.2g和苯甲醇(C7H8O)39.2g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度120℃,同时利用搅拌器搅拌4小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:1.9:2.2。
②称取固体正磷酸(H3PO4)34.3g和异丁醇27.5g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.06。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至105℃,同时利用搅拌器搅拌4小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.06。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置5小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.08MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取26.2g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为350℃的条件下合成的丙烯酸的收率为34.5mol%。
实施例八:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)25g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)77.4g和苯甲醇(C7H8O)16.3g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度123℃,同时利用搅拌器搅拌9小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:7.6:1.1。
②称取固体正磷酸(H3PO4)28.6g和异丁醇22.9g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.06。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至108℃,同时利用搅拌器搅拌7小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.06。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置5小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.08MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取25.2g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为380℃的条件下合成的丙烯酸的收率为70.2mol%。
实施例九:
本实施例制备丙烯酸合成用磷钒催化剂的具体步骤如下:
①称取粉末五氧化二钒(V2O5)30g、异丁醇((CH3)2CHCH2OH)122.3g和苯甲醇(C7H8O)19.6g,将粉末五氧化二钒(V2O5)投入装配有搅拌器、温度控制仪如温度计的玻璃烧瓶反应器内,将有机介质异丁醇((CH3)2CHCH2OH)和苯甲醇(C7H8O)导入玻璃烧瓶反应器内与五氧化二钒混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热混合物至回流温度114℃,同时利用搅拌器搅拌10小时,玻璃烧瓶反应器内反应物的颜色由五氧化二钒的黄色逐步转变,最终变为黑色,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,再降温反应物至室温。
在此,五氧化二钒、异丁醇、苯甲醇的物质的量之比为1:10:1.1。
②称取固体正磷酸(H3PO4)34.3g和异丁醇27.5g,将异丁醇导入另一个装配有搅拌器、温度控制仪的玻璃烧瓶反应器内,再将固体正磷酸(H3PO4)投入该玻璃烧瓶反应器内与异丁醇混合,然后通过带控温电加热套缓慢加热并利用搅拌器搅拌混合物,直至固体正磷酸完全溶解于异丁醇中,再降温至室温,得到磷酸-异丁醇混合溶液。
在此,固体正磷酸与异丁醇的物质的量之比为1:1.06。
③将步骤②所得的磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到步骤①所得的已降至室温的混合物即五氧化二钒悬浊液中,边搅拌边加入,然后通过带控温电加热套加热至107℃,同时利用搅拌器搅拌6小时,反应过程中利用冷凝器收集冷凝液,反应物的颜色由黑色逐步转变,最终变为蓝色。
在此,磷酸-异丁醇混合溶液的加入量是使磷原子数/钒原子数即磷钒的原子个数比(P/V)为1.06。
④将上述步骤③所得的反应物冷却至室温,然后静置6小时,再利用具有吸滤漏斗、吸滤瓶及真空泵的吸滤装置对反应物进行抽滤,即先将反应物放进吸滤漏斗,打开真空泵进行抽滤,直至无液体从吸滤漏斗中滴落为止。
⑤取出抽滤后的抽滤物放入表面皿中,再将表面皿置于真空烘箱中,先打开真空泵抽真空,对抽滤后的抽滤物进行干燥,得到粉末状的磷钒催化剂前体。
在此,干燥温度为150℃,干燥时间为12小时,真空度维持在0.08MPa左右。
本发明的催化剂在实验过程中发现,同时选择异丁醇和苯甲醇作为有机介质,在制备的第①步和第③步反应物即浑浊液的颜色变化明显。第①步:由五氧化二钒的黄色逐步转变为黄绿,然后是绿色,再然后变为墨绿,在停止搅拌之前溶液最终变为黑色。第③步:将磷酸-异丁醇混合溶液缓慢加入到五氧化二钒悬浊液中,反应物的颜色由黑色逐步转变为绿色,再变为蓝绿色,最终变为蓝色。
使用该磷钒催化剂时,取25.0g烘干的磷钒催化剂装入反应器中,按照3℃/分钟的活化升温速率进行升温,在空气流量为0.1L/h的流速下升温至380℃后活化2小时,得到活化的新鲜催化剂。利用该磷钒催化剂,原料采用冰醋酸和福尔马林,在温度为380℃的条件下合成的丙烯酸的收率为66.6mol%。