CN105413722A - 用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述复配组分为钛化合物、镍化合物和钴化合物的混合物，所述钛化合物为一氧化钛、二氧化钛和三氧化钛中的一种或多种，所述镍化合物为三氧化二镍、硝酸镍、草酸镍、醋酸镍和乙二酸镍中的一种或多种，所述钴化合物三氧化二钴、硫酸钴、草酸钴和乙酸钴中的一种或多种。本发明复配催化剂的反应选择性很高，提高了乳酸催化转化率的同时，也提高了丙酮酸的收率。
Description
技术领域
本发明涉及丙酮酸生产催化剂。更具体地，涉及一种用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂。
背景技术
丙酮酸是一种重要的有机合成中间体，分子式CH3COCOOH，原称焦性葡萄酸，是参于整个生物体基本代谢的中间产物之一。浅黄色至黄色的透明液体、有醋酸气味。天然品存在于薄荷及蔗糖发酵液中。相对分子质量88.06。相对密度1.2271。熔点13.8℃。沸点165℃(分解)、106.5℃(13.332×103Pa)、85.3℃(5.333×103Pa)、70.8℃(2.666×103Pa)、57.9℃(1.333×103Pa)、45.8℃(0.667×103Pa)、21.4℃(0.133×103Pa)。闪点82℃。折射率1.4280。与水、乙醇、乙醚等混溶。广泛应用于制药、日化、农用化学品和食品等领域。丙酮酸的分子中同时具有羰基和羧基二种官能团，因反应中心多，因而显示出比一般化合物更为重要和特殊的化学性质，丙酮酸系列化合物是重要的有机合成和药物合成中的中间体，已引起了广泛的重视与发展。
在药物合成方面的应用十分广泛，一般可用于合成治疗高血压药物、蛋白酶抑制剂、抗病毒剂、镇静剂等。除此以外，丙酮酸系列化合物还可用于合成治疗肿瘤、溃疡、骨质疏松等疾病的药物。特别值得注意的是，丙酮酸钙是目前销售火爆的减肥药的主要成份之一。
在化妆品中添加丙酮酸乙酯，对于增白皮肤，抑制表皮黑点(黑色素)的形成，尤其是抑制表皮中酪氨酸酶的形成有独特的效果。由于化妆品大多是含碳和氮的化合物，又含有足够的水份，因而非常适宜于细菌和微生物的生存和繁殖，而选用丙酮酸系列化合物作为防腐剂、抗氧剂添加到化妆品中，能有效地阻止化妆品中易酸败的物质吸收氧，使其不易变质。
在金属焊接前用丙酮酸衍生物处理被焊接管件的预热区域(尤其是管道内壁)，可以有效地防止在焊接过程中形成结垢。除此以外，丙酮酸系列化合物还有很多用途：用作空气清新剂能有效清除空气中的氨及四硫醇；用作果酒的保鲜剂，能大大延长其保鲜期且口味不变。
随着人民生活水平的不断提高，人们对身体的重视程度越来越高，因而促使了药品市场和保健品市场的空前繁荣，特别是年轻姑娘们对自己的身材越来越重视，使得减肥品市场空前火爆，作为合成多种药物的中间体以及作为减肥药主要成份之一的丙酮酸系列化合物，对其需求的增加是必然的。但是，目前的全国生产丙酮酸系列化厂家不足10家，年产量仅万吨左右，远远满足不了市场的需求，而且大部分生产厂均采用酒石酸脱水脱羧这一传统的生产工艺，污染严重，生产成本较高，在与国外同类产品的竞争中处于不利的劣势之中，因而改革旧的生产工艺，扩大生产规模势在必行。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，提高乳酸催化转化率及丙酮酸收率。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，由磷酸铁和复配组分组成。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述复配组分为钛化合物。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述钛化合物为一氧化钛、二氧化钛和三氧化钛中的一种或多种。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述复配组分为镍化合物。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述镍化合物为三氧化二镍、硝酸镍、草酸镍、醋酸镍和乙二酸镍中的一种或多种。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述复配组分为钴化合物。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述钴化合物三氧化二钴、硫酸钴、草酸钴和乙酸钴中的一种或多种。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，所述复配组分为钛化合物、镍化合物和钴化合物的混合物，所述钛化合物为一氧化钛、二氧化钛和三氧化钛中的一种或多种，所述镍化合物为三氧化二镍、硝酸镍、草酸镍、醋酸镍和乙二酸镍中的一种或多种，所述钴化合物三氧化二钴、硫酸钴、草酸钴和乙酸钴中的一种或多种。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，钛化合物、镍化合物和钴化合物三者的质量比为1.0:0.6-1.0:1.2-1.5。
上述用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，磷酸铁和复配组分的质量比为3:0.5-5。
本发明的有益效果如下：本发明复配催化剂的反应选择性很高【催化剂选择性＝丙酮酸收率/乳酸转化率*100％】，提高了乳酸催化转化率的同时，也提高了丙酮酸的收率。
具体实施方式
实施例1
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和二氧化钛按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为78.23％，丙酮酸收率为76.8％。
实施例2
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和一氧化钛按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为74.58％，丙酮酸收率为67.2％。
实施例3
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和三氧化钛按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为75.06％，丙酮酸收率为70.8％。
实施例4
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和三氧化二镍按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为73.32％，丙酮酸收率为67.1％。
实施例5
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和草酸镍按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为79.01％，丙酮酸收率为75.5％。
实施例6
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和乙二酸镍按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为90.25％，丙酮酸收率为87.9％。
实施例7
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和硫酸钴按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为86.07％，丙酮酸收率为80.2％。
实施例8
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和草酸钴按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为90.39％，丙酮酸收率为82.7％。
实施例9
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和乙酸钴按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为93.76％，丙酮酸收率为92.7％。
实施例10
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和复配组分按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，复配组分为二氧化钛、乙二酸镍和乙酸钴按照质量比1:0.6:1.2组成的混合物，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为94.11％，丙酮酸收率为91.9％。
实施例11
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和复配组分按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，复配组分为二氧化钛、乙二酸镍和乙酸钴按照质量比1:0.8:1.35组成的混合物，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为96.36％，丙酮酸收率为93.2％。
实施例12
本实施例用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂是由磷酸铁和复配组分按照质量比1:1组成，复配催化剂的加入量为乳酸总质量的50wt％，将复配催化剂加入到容积为20L的反应容器内，复配组分为二氧化钛、乙二酸镍和乙酸钴按照质量比1:1:1.5组成的混合物，然后加入10千克乳酸质量分数为20wt％的乳酸水溶液，反应温度为40℃，在搅拌的条件下通入空气，空气流量为4.5m3/h，反应2h；乳酸催化转化率为99.57％，丙酮酸收率为96.8％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，由磷酸铁和复配组分组成。
2.根据权利要求1所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述复配组分为钛化合物。
3.根据权利要求2所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述钛化合物为一氧化钛、二氧化钛和三氧化钛中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述复配组分为镍化合物。
5.根据权利要求4所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述镍化合物为三氧化二镍、硝酸镍、草酸镍、醋酸镍和乙二酸镍中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述复配组分为钴化合物。
7.根据权利要求6所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述钴化合物三氧化二钴、硫酸钴、草酸钴和乙酸钴中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，所述复配组分为钛化合物、镍化合物和钴化合物的混合物，所述钛化合物为一氧化钛、二氧化钛和三氧化钛中的一种或多种，所述镍化合物为三氧化二镍、硝酸镍、草酸镍、醋酸镍和乙二酸镍中的一种或多种，所述钴化合物三氧化二钴、硫酸钴、草酸钴和乙酸钴中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，钛化合物、镍化合物和钴化合物三者的质量比为1.0:0.6-1.0:1.2-1.5。
10.根据权利要求9所述的用于化学催化氧化乳酸衍生转化生产丙酮酸的复配催化剂，其特征在于，磷酸铁和复配组分的质量比为3:0.5-5。
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