CN104588098B - 一种合成甲基异丁基酮催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种合成甲基异丁基酮催化剂的制备方法,包括如下内容:(1)采用有机溶剂回流抽提处理氢型强酸性阳离子树脂,所述的有机溶剂为C3~C5的饱和一元脂肪酮类的一种或几种;(2)以步骤(1)有机溶剂处理后的氢型强酸性阳离子树脂为载体负载乙酰丙酮钯;(3)步骤(2)负载乙酰丙酮钯的氢型强酸性阳离子树脂经还原后制得最终催化剂。该方法制备的催化剂具有缩合脱水和加氢功能匹配性好、活性稳定性高、寿命长、制备方法简单、成本低等优点。

Description

一种合成甲基异丁基酮催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种合成甲基异丁基酮催化剂及其制备方法和应用,具体地说涉及一种以丙酮和氢气为原料一步合成甲基异丁基酮的催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
甲基异丁基酮(简称MIBK)是一种重要的有机溶剂,主要用于油漆、树脂涂料、含蜡油脱蜡,也是生产橡胶防老剂4020的原料之一,用途广泛。
传统的生产方法是三步法,存在污染环境、生产成本高、流程繁杂等问题,已被逐渐淘汰。一步法是丙酮(简称AC)合成甲基异丁基酮的最先进的技术,该技术要求催化剂须具有双功能,即缩合脱水和加氢功能。
Pd/树脂催化剂是最早用于丙酮一步法合成MIBK工业装置的。该类催化剂一般采用强酸性阳离子树脂浸入含无机钯盐的水溶液中进行离子交换得到的。离子交换后,部分钯盐随着母液废弃,造成钯的浪费,过滤后的催化剂要用大量无离子水洗涤,以免残留无机离子,影响产品质量。由于要求该类催化剂同时具备缩合脱水功能和加氢功能,所以在离子交换时,树脂上只有一部分磺酸根上的H+被Pd2+交换下来,Pd2+经氢气还原后作为加氢功能中心,另一部分磺酸根上的H+作为催化剂的缩合功能中心。催化剂钯含量过高,相应的磺酸根上的H+减少,加氢活性增强,易造成丙酮直接被加氢生成异丙醇。催化剂的磺酸根上的H+酸性中心含量过高,钯含量减少,易造成在酸中心上缩合脱水生成的异丙叉丙酮一部分未被加氢生成MIBK。H+和Pd2+在催化剂上的分布情况直接影响催化剂中两功能的匹配,从而影响催化剂的活性和选择性,且随着催化剂运转时间的增长,积碳会使部分加氢活性中心中毒,因此钯含量过低,亦影响催化剂的寿命。
US3953517、GB1010260公开的Pd/树脂催化剂,制备过程为强酸性阳离子交换树脂在硝酸钯水溶液中进行离子交换。CN200610045641.4公开了一种钯/树脂催化剂的制备方法。其中含钯交换液制备过程中,向交换液中加入氧化剂,在交换液中加入适量氧化剂能在一定程度上改变离子交换过程中的竞争吸附状态。上述方法制备的催化剂存在着缩合脱水和加氢功能不匹配、树脂上磺酸根及钯流失现象严重,丙酮转化率和MIBK的选择性较差,对催化剂寿命有影响,有待于进一步提高。
CN200910008896.7公开了一种钯/树脂催化剂的制备方法,该方法采用向钯盐水溶液中加入螯合剂形成钯螯合物,均匀吸附在树脂上制得合成甲基异丁基酮的催化剂。该催化剂同样没有解决催化剂缩合脱水和加氢功能不匹配的问题,长周期运转稳定性需要进一步提高。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种合成甲基异丁基酮催化剂及其制备方法和应用。该方法制备的催化剂具有缩合脱水和加氢功能匹配性好、活性稳定性高、寿命长、制备方法简单、成本低等优点。
一种合成甲基异丁基酮催化剂的制备方法,包括如下内容:
(1)采用有机溶剂回流抽提处理氢型强酸性阳离子树脂,所述的有机溶剂为C3~C5的饱和一元脂肪酮类的一种或几种;
(2)以步骤(1)有机溶剂处理后的氢型强酸性阳离子树脂为载体负载乙酰丙酮钯;
(3)步骤(2)负载乙酰丙酮钯的氢型强酸性阳离子树脂经还原后制得最终催化剂。
本发明方法步骤(1)中,所述回流处理温度为30~50℃ ,处理时间为0.5~5小时。回流处理后的氢型强酸性阳离子树脂经过滤后直接进行乙酰丙酮钯的负载。
本发明方法步骤(1)中,所述的氢型强酸性阳离子树脂为氢型强酸性苯乙烯系阳离子树脂,优选耐温氢型强酸性苯乙烯系阳离子树脂,性能指标如下:湿基交换容量4.00~4.35 mol/g,湿密度0.65~0.82 g/ml,含水率45~62 wt%,比表面积10~20m2/g,平均孔径10~15 nm。氢型耐温强酸性苯乙烯系阳离子树脂可以采用市售商品或者采用现有技术进行自制。自制过程包括乙烯和二乙烯基苯的聚合、抽提、溴化、磺化等步骤,其中聚合、溴化、磺化过程是合成耐温树脂骨架及引入功能基团的步骤,而抽提是调整聚合物物理结构的步骤。
本发明方法步骤(2)中,乙酰丙酮钯的负载采用浸渍法,优选回流浸渍,浸渍时间为 0.5~5小时,浸渍温度为30~50℃ ,浸渍液中乙酰丙酮钯的质量分数为 0.2~1.0% ,回流浸渍结束后在50~120℃蒸发有机溶剂并回收再利用,有机溶剂为C3~C5的饱和一元脂肪酮类的一种或几种。
本发明方法步骤(3)中,所述的还原过程在水蒸气体积含量为 5-10%的氢气气氛下进行,混合气体积空速为100~500 ,还原温度为100~160℃,还原时间为4~8小时,还原压力为 3.0~7.0 MPa。
一种采用以上方法制备的合成甲基异丁基酮催化剂,活性组分钯的重量含量以催化剂干基计为0.1wt%~1.5wt%。
上述合成甲基异丁基酮催化剂的应用,采用固定床连续上进料,反应温度100~150℃,反应压力为3.0~7.0MPa,丙酮进料空速0.5~3.0h-1(v),氢酮体积比为300~1500。
乙酰丙酮钯虽然是一种比较常规的有机钯,但是现有技术中很少采用直接浸渍负载乙酰丙酮钯来制备Pa-树脂催化剂,存在的主要技术障碍为乙酰丙酮钯很难进入到树脂载体的孔道中。发明人经过深入研究发现,乙酰丙酮钯很难进入到树脂载体的孔道中的主要原因在于:树脂催化剂孔道内的吸附水,抑制了乙酰丙酮钯的迁移和吸附。本发明通过对树脂载体进行有机溶剂回流抽提处理,在保持树脂催化剂结构完整性的前提下,置换出孔道内的水并确保了在后续的乙酰丙酮钯的浸渍过程中乙酰丙酮钯完全进入到树脂的孔道内并利用乙酰丙酮钯分子间的空间位阻提高了活性组分前体的分散度。随着研究的深入发现,虽然乙酰丙酮钯进入到了树脂载体的孔道内,但是常规的还原方式仍会导致钯的再次分布,主要原因是乙酰丙酮钯的分解还原温度高于其挥发温度。本发明采用的还原方式在含有水蒸气的气氛下抑制了乙酰丙酮钯的挥发使其挥发温度不小于其分解还原温度。通过以上方式制备的催化剂活性组分分散度高、稳定性好、缩合脱水和加氢功能得到高效匹配、适于长周期运转和工业应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,应注意的是,以下实施例并不是对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员结合本发明说明书及全文可以做适当的扩展,这些扩展都应是本发明的保护范围。
实施例1
a) 氢型树脂的热处理
DNW-Ⅱ氢型耐温强酸性苯乙烯系阳离子树脂(丹东明珠特种树脂有限公司生产),物性如下:含水率51wt%,比表面17m2/g,平均孔径10.8 nm,湿基交换容量4.6mol/g,湿密度0.78g/ml。量取上述树脂150ml(湿基),加丙酮200ml进行回流抽提处理,处理温度为 30℃,处理时间为2 小时,回流抽提处理后过滤;
b)浸渍吸附载钯
按常规方法将180ml丙酮放入三口烧瓶中,加热30℃,将0.4928g乙酰丙酮钯溶于其中,将步骤a所得的树脂150ml加入三口烧瓶中,在30℃下冷凝回流搅拌3.0h,在55~56℃蒸发有机溶剂并回收再利用;
c)还原处理
在水蒸气体积含量为7%的氢气气氛下进行,混合气体积空速为200 ,还原温度为140℃,还原时间为4小时,还原压力为6.0MPa ,还原结束后制得最终催化剂。
实施例2
a) 氢型树脂的热处理
DNW-Ⅱ氢型耐温强酸性苯乙烯系阳离子树脂(丹东明珠特种树脂有限公司生产),物性如下:含水率51wt%,比表面17m2/g,平均孔径10.8 nm,湿基交换容量4.6mol/g,湿密度0.78g/ml。量取上述树脂150ml(湿基),加250ml 2-戊酮进行回流抽提处理,处理温度为35℃,处理时间为 2小时,回流抽提处理后过滤;
b)浸渍吸附载钯
按常规方法将250ml 2-戊酮放入三口烧瓶中,加热35℃,将0.9856g乙酰丙酮钯溶于其中,将步骤a所得的树脂150ml加入三口烧瓶中,在35℃下冷凝回流搅拌4.0h,在116~117℃蒸发有机溶剂并回收再利用;
c)还原处理
在水蒸气体积含量为8%的氢气气氛下进行,混合气体积空速为 300 ,还原温度为150℃,还原时间为6小时,还原压力为6.0MPa,还原结束后制得最终催化剂。
实施例3
a) 氢型树脂的热处理
DNW-Ⅱ氢型耐温强酸性苯乙烯系阳离子树脂(丹东明珠特种树脂有限公司生产),物性如下:含水率51wt%,比表面17m2/g,平均孔径10.8 nm,湿基交换容量4.6mol/g,湿密度0.78g/ml。量取上述树脂150ml(湿基),加丁酮200ml进行回流抽提处理,处理温度为 45℃,处理时间为2小时,回流抽提处理后过滤;
b)浸渍吸附载钯
按常规方法将300ml丁酮放入三口烧瓶中,加热45℃,将1.9712g乙酰丙酮钯溶于其中,将步骤a所得的树脂150ml加入三口烧瓶中,在45℃下冷凝回流搅拌3.0h,在79~80℃蒸发有机溶剂并回收再利用;
c)还原处理
在水蒸气体积含量为6%的氢气气氛下进行,混合气体积空速为 400 ,还原温度为140℃,还原时间为7小时,还原压力为6.0MPa,还原结束后制得最终催化剂。
对比例1
同实施例1,只是无步骤1的回流抽提处理过程。
对比例2
同实施例1,只是步骤3直接采用纯氢还原。
对上述实施例及比较例制备的催化剂进行长周期活性稳定性评价。评价催化剂的反应装置为内径25mm,长1200mm的不锈钢管式连续反应器,反应上进料,反应物料从反应器底部流出,经冷却后进入分离器,气相尾气循环或计量放空,液相定时取样,用气相色谱分析,反应条件及500h评价结果见表1。
表1
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 比较例2
反应温度,℃ 120 120 120 120 120
反应压力,MPa 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
空速,h-1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
H2/AC,(v) 600 600 600 600 600
转化率,mol% 44.28 46.32 49.25 39.04 41.57
MIBK选择性,mol% 97.87 97.58 97.26 96.67 97.25
通过表1可知,本发明方法制备的催化剂,长周期运转的活性稳定性得到明显提高。

Claims (9)

1.一种合成甲基异丁基酮催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下内容:
(1)采用有机溶剂回流抽提处理氢型强酸性阳离子树脂,所述的有机溶剂为C3~C5的饱和一元脂肪酮类的一种或几种;
(2)以步骤(1)有机溶剂处理后的氢型强酸性阳离子树脂为载体负载乙酰丙酮钯;
(3)步骤(2)负载乙酰丙酮钯的氢型强酸性阳离子树脂经还原后制得最终催化剂;
步骤(3)中所述的还原过程在水蒸气体积含量为 5-10%的氢气气氛下进行,混合气体积空速为100~500 ,还原温度为100~160℃,还原时间为4~8小时,还原压力为 3.0~7.0Mpa。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中所述回流处理温度为30~50℃ ,处理时间为0.5~5小时。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中回流处理后的氢型强酸性阳离子树脂经过滤后直接进行乙酰丙酮钯的负载。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的氢型强酸性阳离子树脂为耐温氢型强酸性苯乙烯系阳离子树脂,性能指标如下:湿基交换容量4.00~4.35 mol/g,湿密度0.65~0.82 g/ml,含水率45~62 wt%,比表面积10~20m2/g,平均孔径10~15 nm。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于: 耐温氢型强酸性苯乙烯系阳离子树脂自制过程包括乙烯和二乙烯基苯的聚合、抽提、溴化、磺化步骤。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中乙酰丙酮钯的负载采用回流浸渍,浸渍时间为 0.5~5小时,浸渍温度为30~50℃ 。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)浸渍液中乙酰丙酮钯的质量分数为 0.2~1.0% ,回流浸渍结束后在50~120℃蒸发有机溶剂并回收再利用。
8.采用权利要求1至7任一方法制备的催化剂,其特征在于:活性组分钯的重量含量以催化剂干基计为0.1wt%~1.5wt%。
9.权利要求8所述催化剂在合成甲基异丁基酮催化剂的应用,其特征在于:采用固定床连续上进料,反应温度100~150℃,反应压力为3.0~7.0MPa,丙酮进料体积空速0.5~3.0h-1,氢酮体积比为300~1500。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105195209A (zh) * 2015-10-15 2015-12-30 上海师范大学 一种双功能催化剂及其制备方法与应用
CN108097263B (zh) * 2017-12-25 2020-09-08 万华化学集团股份有限公司 一种利用工业副产废液丙酮制备mibk的方法
CN109453784B (zh) * 2018-11-21 2022-03-01 西安凯立新材料股份有限公司 一种合成对二甲氨基苯甲酸酯的催化剂及其制备方法与应用
CN110180589B (zh) * 2019-05-30 2022-02-18 丹东明珠特种树脂有限公司 合成mibk用树脂催化剂及其制备方法
CN112159317B (zh) * 2020-09-22 2022-10-11 山东智永化工产业技术研究院有限公司 一种连续化合成甲基异丙基酮的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269943A (en) * 1979-08-23 1981-05-26 Rohm And Haas Company Thermally stable resins prepared by bromination or chlorination of aromatic polymer beads followed by sulphonation
CN1101269C (zh) * 1999-09-17 2003-02-12 中国石油化工集团公司 丙酮合成甲基异丁基酮的催化剂及其制备方法
CN103191728A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 中山职业技术学院 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

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