CN102423714A - 一种制备一氯代苯酐的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备一氯代苯酐的催化剂及其制备方法,它涉及一种催化剂及其制备方法。本发明要解决现有催化剂制备一氯代苯酐存在选择性低的问题。本发明制备一氯代苯酐所用的催化剂由活性组分和载体组成,活性组分的负载量为5%~20%;其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成。制备一氯代苯酐的催化剂制备方法如下:将活性组分制成浆液,然后喷在载体上,再在高温下用空气吹扫即得本发明的催化剂。采用本发明制备的催化剂生产一氯代苯酐,一氯代苯酐的选择性为78%。本发明得到的催化剂应用于制备一氯代苯酐领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制备方法。
背景技术
一氯代苯酐是3-氯代苯酐和4-氯代苯酐的总称,是重要的有机化工原料,主要用于生产聚酰亚胺单体,如单醚酐,联苯二酐,硫醚二酐等,这些单体再与二胺反应合成不同性能的聚酰亚胺材料。除此以外,还可用于医药、农药染料等领域,特别是用3-氯代苯酐合成高纯度染料中间体1-氯代蒽醌。
一氯代苯酐的制备方法主要有苯酐气相直接氯化法,邻苯二甲酸盐液相氯化法,邻二甲苯氯化催化氧化法等。
邻二甲苯氯化催化氧化法反应式:
由于氯代邻二甲苯气相氧化与邻二甲苯气相氧化相近,其催化剂类型与苯酐相仿,国内长春应化所李淑芳采用五氧化二钒、二氧化钛和氧化钴混合,在马釜炉中熔化,熔融物倒在金属平板上,凝结后粉碎成10~20目的颗粒。制备的催化剂用于一氯代邻二甲苯气相氧化,一氯代邻二甲苯转化率可达99%以上,一氯代苯酐的选择性仅为70%(石油化工,1998,第27卷,p561);虽然,一氯代邻二甲苯转化率较高,但存在一氯代苯酐选择性低的问题。并且制备一氯代苯酐的催化剂颗粒为20目,颗粒小,床层阻力大,不利于工业化生产。
发明内容
本发明目的是为了解决催化剂制备一氯代苯酐存在选择性低的问题。而提供一种制备一氯代苯酐的催化剂及其制备方法。
本发明的一种制备一氯代苯酐的催化剂是按质量百分比由5%~20%的活性组分和80%~95%的载体组成,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1,载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;所述的活性组分中TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
本发明的一种制备一氯代苯酐的催化剂的制备方法,是按下述步骤进行的:一、按质量百分比称取5%~20%的活性组分和80%~95%的载体,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1;二、将草酸与水按质量体积比为1克∶14~20毫升的比例混合后,搅拌均匀,得到草酸溶液,然后在温度为50℃~70℃的条件下,将步骤一称取的V2O5加入到草酸溶液中,边搅拌边加入,得到草酸氧钒水溶液;三、向步骤二得到的草酸氧钒水溶液中加入步骤一称取的P2O5和Cs2O,边加边搅拌,混合均匀后,再加入步骤一称取的Sb2O3和TiO2,然后研磨搅拌5~10小时,得到浆液;四、将步骤一称取的载体加入转鼓内,载体通过电加热至200℃~250℃,然后将步骤三制得的浆液喷在载体上,再在450℃~550℃条件下,用空气吹扫载体4~6小时,即得一氯代苯酐用催化剂;步骤二中草酸与V2O5的质量比为2∶1;步骤一中的载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;步骤一中的TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
本发明的有益效果是本发明的催化剂采用不同配比的五氧化二钒,五氧化二磷,氧化铯,三氧化二锑和二氧化钛为原料,并且二氧化钛采用的比表面积为10m2/g和比表面积为20m2/g,制备的催化剂具有一氯代苯酐选择性高特点,一氯代苯酐选择性为75%~78%;并且本发明采用了环状或球形载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式一种制备一氯代苯酐的催化剂是按质量百分比由5%~20%的活性组分和80%~95%的载体组成,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1,载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;所述的活性组分中TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
本实施方式采用不同配比的五氧化二钒,五氧化二磷,氧化铯,三氧化二锑和二氧化钛为原料,并且二氧化钛采用的比表面积为10m2/g和比表面积为20m2/g,本实施方式催化剂制备的一氯代苯酐具有选择性高特点,选择性可达78%,并且本发明采用了环状或球形载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是活性组分中TiO2比表面积分别为为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶2~4。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同的是活性组分中TiO2比表面积分别为为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶3。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的V2O5与TiO2的质量比为0.2∶1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的P2O5与TiO2的质量比为0.1∶1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的Cs2O与TiO2的质量比为0.003∶1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的Sb2O3与TiO2的质量比为0.025∶1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是催化剂是按质量百分比由10%~15%的活性组分和85%~90%的载体组成。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是催化剂是按质量百分比由13%的活性组分和87%的载体组成。其它与具体实施方式至七之一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是载体的形状为球形、环柱形或鞍马形。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是球形载体直径为4mm~5mm。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是环柱形载体体积为6mm×6mm×1.5mm。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十三:本实施方式一种制备一氯代苯酐的催化剂的制备方法,是按下述步骤进行的:一、按质量百分比称取5%~20%的活性组分和80%~95%的载体,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1;二、将草酸与水按质量体积比为1克∶14~20毫升的比例混合后,搅拌均匀,得到草酸溶液,然后在温度为50℃~70℃的条件下,将步骤一称取的V2O5加入到草酸溶液中,边搅拌边加入,得到草酸氧钒水溶液;三、向步骤二得到的草酸氧钒水溶液中加入步骤一称取的P2O5和Cs2O,边加边搅拌,混合均匀后,再加入步骤一称取的Sb2O3和TiO2,然后研磨搅拌5~10小时,得到浆液;四、将步骤一称取的载体加入转鼓内,载体通过电加热至200℃~250℃,然后将步骤三制得的浆液喷在载体上,再在450℃~550℃条件下,用空气吹扫载体4~6小时,即得一氯代苯酐用催化剂;步骤二中草酸与V2O5的质量比为2∶1;步骤一中的载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;步骤一中的TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
本实施方式制备了一种易于生产,可用于工业化的催化剂,采用本实施方式的催化剂制备的一氯代苯酐具有选择性高特点,选择性可达78%,并且本发明采用了环状或球形载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式十三不同的是步骤一中载体的形状为球形、环柱形或鞍马形。其它步骤和参数与具体实施方式十三相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式十三或十四不同的是步骤四中电加热温度为220℃~230℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三或十四相同。
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式十三或十四之一不同的是步骤四中电加热温度为225℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三或十四之一相同。
具体实施方式十七:本实施方式与具体实施方式十三至十六之一不同的是步骤四中空气吹扫温度为480℃~520℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三至十六之一相同。
具体实施方式十八:本实施方式与具体实施方式十三至十六之一不同的是步骤四中空气吹扫温度为490℃~510℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三至十六之一相同。
具体实施方式十九:本实施方式与具体实施方式十三至十六之一不同的是步骤四中空气吹扫温度为500℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三至十六之一相同。
具体实施方式二十:本实施方式与具体实施方式十三至十九之一不同的是步骤二中草酸溶液的温度为60℃。其它步骤和参数与具体实施方式十三至十九之一相同。
具体实施方式二十一:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中所述的V2O5与TiO2的质量比为0.2∶1。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十二:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中所述的P2O5与TiO2的质量比为0.1∶1。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十三:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中所述的Cs2O与TiO2的质量比为0.003∶1。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十四:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中所述的Sb2O3与TiO2的质量比为0.025∶1。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十五:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中催化剂按质量百分比由10%~15%的活性组分和85%~90%的载体组成。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十六:本实施方式与具体实施方式十三至二十之一不同的是步骤一中催化剂按质量百分比由13%的活性组分和87%的载体组成。其它与具体实施方式十三至二十之一相同。
具体实施方式二十七:本实施方式与具体实施方式十三至二十六之一不同的是步骤三中研磨搅拌采用的是购买自湘潭湘仪仪器有限公司的KM快速研磨机。其它与具体实施方式十三至二十六之一相同。
具体实施方式二十八:本实施方式一氯代苯酐用催化剂的应用方法按下述步骤实现:一、将50毫升离子水加热至60℃,然后加入草酸5.16克,搅拌溶解后加入2.58克V2O5,溶解生成草酸氧钒溶液;二、再加入0.1克P2O5,0.05克Cs2O,0.25克Sb2O3,2.86克比表面为10m2/g的TiO2与7.14克比表面为20m2/g的TiO2,研磨后混合搅拌5小时,得到浆液;三、向直径150mm滚动的转鼓内加入50毫升直径为4~5mm的碳化硅球形载体,加热至220℃;四、将步骤二制得的浆液喷在载体上,再在500℃条件下,用空气吹扫5小时,空气吹扫过程中空气的通入量20毫升/分,得到制备一氯代苯酐用催化剂;步骤二中研磨搅拌采用的是购买自湘潭湘仪仪器有限公司的KM快速研磨机。
应用本实施方式的制备一氯代苯酐用催化剂催化制备一氯代苯酐的方法按以下步骤进行:
一、将本实施方式制得的制备一氯代苯酐用催化剂50毫升装入Φ25mm×300mm的管式反应器中,将反应器温度加热至400℃,通入空气50升/小时,维持8小时;二、再将反应器温度降至360℃,然后通入一氯代邻二甲苯与空气的混合气体,反应温度为410℃,即得一氯代苯酐;步骤二中的通入空气速度为3000升/小时,一氯代邻二甲苯进料浓度为40克/小时·升。
本实施方式得到的一氯代邻二甲苯转化率为100%,一氯代苯酐选择性为78.6%,并且本发明采用了球形载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
具体实施方式二十九:本实施方式一氯代苯酐用催化剂的应用方法按下述步骤实现:一、将50毫升离子水加热至60℃,然后加入草酸5.16克,搅拌溶解后加入2.58克V2O5,溶解生成草酸氧钒溶液;二、再加入0.1克P2O5,0.05克Cs2O,0.25克Sb2O3,2.86克比表面为10m2/g的TiO2与7.14克比表面为20m2/g的TiO2,研磨后混合搅拌5小时,得到浆液;三、向直径150mm滚动的转鼓内加入50毫升6mm×6mm×1.5mm的瓷环载体,加热至220℃;四、将步骤二制得的浆液喷在载体上,再在500℃条件下,用空气吹扫5小时,空气吹扫过程中空气的通入量20毫升/分,得到制备一氯代苯酐用催化剂;步骤二中研磨搅拌采用的是购买自湘潭湘仪仪器有限公司的KM快速研磨机。
应用本实施方式的制备一氯代苯酐用催化剂催化制备一氯代苯酐的方法按以下步骤进行:
一、将步骤四制得的催化剂50毫升装入Φ25mm×300mm的管式反应器中,将反应器温度加热至400℃,通入空气50升/小时,维持8小时;二、再将反应器温度降至370℃,然后通入一氯代邻二甲苯与空气的混合气体,反应温度为420℃,即得一氯代苯酐;步骤二中的通入空气速度为3000升/小时,一氯代邻二甲苯进料浓度为40克/小时·升。
本实施方式得到的一氯代邻二甲苯转化率为100%,一氯代苯酐选择性为78.1%,并且本发明采用了环状载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
具体实施方式三十:本实施方式一氯代苯酐用催化剂的应用方法按下述步骤实现:一、将50毫升离子水加热至60℃,然后加入草酸5.16克,搅拌溶解后加入2.58克V2O5,溶解生成草酸氧钒溶液;二、再加入0.1克P2O5,0.05克Cs2O,0.25克Sb2O3,10克比表面为20m2/g的TiO2,研磨后混合搅拌5小时,得到浆液;三、向直径150mm滚动的转鼓内加入50毫升直径为4~5mm的碳化硅球形载体,加热至220℃;四、将步骤二制得的浆液喷在载体上,再在500℃条件下,用空气吹扫5小时,空气吹扫过程中空气的通入量20毫升/分,得到制备一氯代苯酐用催化剂;步骤二中研磨搅拌采用的是购买自湘潭湘仪仪器有限公司的KM快速研磨机。
应用本实施方式的制备一氯代苯酐用催化剂催化制备一氯代苯酐的方法按以下步骤进行:
一、将步骤四制得的催化剂50毫升装入Φ25mm×300mm的管式反应器中,将反应器温度加热至400℃,通入空气50升/小时,维持8小时;二、再将反应器温度降至370℃,然后通入一氯代邻二甲苯与空气的混合气体,反应温度为420℃,即得一氯代苯酐;步骤二中的通入空气速度为3000升/小时,一氯代邻二甲苯进料浓度为40克/小时·升。
本实施方式得到的一氯代邻二甲苯转化率为99.8%,一氯代苯酐选择性为73.8%,并且本发明采用了球形载体,大大降低了固定床床层压力,更有利于工业化应用。
Claims (10)
1.一种制备一氯代苯酐的催化剂,其特征在于制备一氯代苯酐的催化剂是按质量百分比由5%~20%的活性组分和80%~95%的载体组成,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1,载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;所述的活性组分中TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
2.根据权利要求1所述的一种制备一氯代苯酐的催化剂,其特征在于载体的形状为球形、环柱形或鞍马形。
3.根据权利要求1所述的一种制备一氯代苯酐的催化剂,其特征在于催化剂是按质量百分比由10%~15%的活性组分和85%~90%的载体组成。
4.根据权利要求2所述的一种制备一氯代苯酐的催化剂,其特征在于球形载体直径为4mm~5mm。
5.根据权利要求2所述的一种制备一氯代苯酐的催化剂,其特征在于环柱形载体体积为6mm×6mm×1.5mm。
6.制备如权利要求1所述的一种制备一氯代苯酐催化剂的方法,其特征在于制备一氯代苯酐的催化剂的制备方法是按下述步骤进行的:一、按质量百分比称取5%~20%的活性组分和80%~95%的载体,其中活性组分是由TiO2、V2O5、P2O5、Sb2O3和Cs2O组成,V2O5与TiO2的质量比为0.15~0.25∶1,P2O5与TiO2的质量比为0.05~0.15∶1,Cs2O与TiO2的质量比为0.001~0.005∶1,Sb2O3与TiO2的质量比为0.010~0.035∶1;二、将草酸与水按质量体积比为1克∶14~20毫升的比例混合后,搅拌均匀,得到草酸溶液,然后在温度为50℃~70℃的条件下,将步骤一称取的V2O5加入到草酸溶液中,边搅拌边加入,得到草酸氧钒水溶液;三、向步骤二得到的草酸氧钒水溶液中加入步骤一称取的P2O5和Cs2O,边加边搅拌,混合均匀后,再加入步骤一称取的Sb2O3和TiO2,然后研磨搅拌5~10小时,得到浆液;四、将步骤一称取的载体加入转鼓内,载体通过电加热至200℃~250℃,然后将步骤三制得的浆液喷在载体上,再在450℃~550℃条件下,用空气吹扫载体4~6小时,即得一氯代苯酐用催化剂;步骤二中草酸与V2O5的质量比为2∶1;步骤一中的载体为碳化硅、α-三氧化二铝或滑石体;步骤一中的TiO2的比表面积为10m2/g和20m2/g,其中比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶1~5。
7.根据权利要求6所述的一种制备一氯代苯酐催化剂的制备方法,其特征在于步骤一中载体的形状为球形、环柱形或鞍马形。
8.根据权利要求6所述的一种制备一氯代苯酐的催化剂的制备方法,其特征在于比表面积为10m2/g的TiO2和比表面积为20m2/g的TiO2的质量比为2∶3。
9.根据权利要求6所述的一种制备一氯代苯酐催化剂的制备方法,其特征在于步骤四中转鼓直径为150mm。
10.根据权利要求6所述的一种制备一氯代苯酐催化剂的制备方法,其特征在于步骤四中空气的通入量为300~500毫升/分·升。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120425 |