CN105645468A - 一种偏钛酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏钛酸的制备方法，其步骤包括：1）将二氧化钛加水打成浆料备用；2）将氢氧化钠固体配制成水溶液，与二氧化钛浆料混合均匀；将反应器加热，升温反应，控制反应器内压力在0.15-0.2MPa；反应完毕，然后放料，静置分层后排水，沉淀水洗；3）将沉淀加水打成浆料，然后将甲酸水溶液滴入浆料中，搅拌酸化反应，反应结束，静置分层后排水，沉淀水洗，过滤、干燥、粉碎。所获得的偏钛酸应用于蒎烯异构为莰烯的反应，与普通的市售偏钛酸相比，反应转化率和选择性都相对较高，市场中同类产品的反应转化率最高的只能达到5%，本申请技术方案所得的偏钛酸成品应用后，蒎烯异构为莰烯的反应转化率≥99%、选择性80~85%。

Description

一种偏钛酸的制备方法
技术领域
本发明属于化学技术领域，具体涉及一种蒎烯异构为莰烯的催化剂偏钛酸（H2TiO3）的制备方法。
背景技术
偏钛酸（H2TiO3），白色粉末，属非危险品。化学性质较稳定，呈两性（偏酸性），不溶于水、脂肪酸和弱无机酸；加热时，可溶于盐酸、氢氟酸和浓硫酸，可与强酸或碱金属的碳酸盐反应生成钛酸盐，与金属钠反应生成钛酸钠；在氯化剂作用下生成四氯化钛，特定条件下可被氢气还原成金属钛。在大气中不与二氧化碳、氧气、二氧化硫、二氧化氮等发生反应。
莰烯，有机化合物，是一种双环单萜烯类化合物。存在于佛手油、香茅油、柏木油等许多香精油内。有一对对映体。分为左旋体和右旋体。不溶于水，微溶于醇，溶于醚、环已烷和氯仿等。莰烯是松节油等多种天然挥发油的成分，主要用作有机合成原料，可用于合成樟脑、香料、农药、硫氰酸乙酸异茨酯、醋酸异茨酯、毒杀芬等。
偏钛酸可用作蒎烯异构为莰烯的催化剂，偏钛酸的催化活性高，用于以α-蒎烯为原料制备莰烯，α-蒎烯转化率99%以上，对莰烯的选择性可达90%以上。另外，偏钛酸还可以作为媒染剂、海水吸附剂等。
普通的市售偏钛酸对于蒎烯异构化反应转化率和选择性都相对较低，目前反应转化率最高的只有达到5%。对蒎烯异构为莰烯的规模化生产影响较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种蒎烯异构为莰烯的反应转化率和选择性高的催化剂——偏钛酸（H2TiO3）的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种偏钛酸的制备方法，其步骤包括：
1）将二氧化钛加水打成浆料备用；
2）按偏钛酸与氢氧化钠质量比为1∶2±0.1，将氢氧化钠固体配制成水溶液，然后将步骤1）所得二氧化钛浆料与氢氧化钠水溶液在反应器中混合均匀；
将反应器加热，升温至140±5℃反应，反应过程中控制反应器内压力在0.15-0.2MPa；反应8±0.5小时，反应完毕，然后放料，静置分层后排水，剩余沉淀用水洗涤至洗涤水中氢氧化钠的质量百分含量低于0.1％；
3）将步骤2）所得沉淀加水打成浆料，按偏钛酸与甲酸的摩尔比为1：3.1~3.5，搅拌下将甲酸水溶液滴入浆料中，形成混合物料，该混合物料中的甲酸的质量百分含量为0.3～0.4％，搅拌酸化反应，反应10±0.5h，反应结束，静置分层后排水，将沉淀水洗至洗涤水中甲酸的质量百分含量低于0.03％，再静置分层后排水，将剩余浆料过滤除水，滤饼干燥、粉碎，得偏钛酸成品。
反应方程式为：
所述的氢氧化钠水溶液的质量百分含量为60～70％。
所述的甲酸水溶液的质量百分含量为20～30％。
步骤3）中，剩余浆料过滤采用板框压滤机过滤。
步骤3）中，偏钛酸干燥至其中的含水量<10wt.％。
步骤2）中，静置分层后排水回收套用；所得的剩余沉淀洗涤过程中产生的水回收套用。
步骤3）中，反应结束后，静置分层后排水回收套用。
有益效果：本申请公开的技术方案获得的偏钛酸成品酸度为：4～10％，其应用到蒎烯异构为莰烯的反应，与普通的市售偏钛酸相比，反应转化率和选择性都相对较高，市场中同类产品的反应转化率最高的只能达到5%，本申请技术方案所得的偏钛酸成品应用后，蒎烯异构为莰烯的反应转化率≥99%、选择性80~85%，利于蒎烯异构为莰烯的规模化生产。
附图说明
图1为偏钛酸的制备流程图。
具体实施方式
下面列举的具体实施例，是对本发明作进一步详细的说明，这些实施例仅用于说明本发明的目的，不以任何方式限制本发明所包含内容的范围。
实施例1
将79.9Kg二氧化钛（TiO2）投入打浆槽D1911，加水打成浆料，用真空抽入反应釜R1911；
将195.8Kg氢氧化钠固碱量投入碱液槽D1912，配制成65wt.％的水溶液，用真空抽入反应釜R1911，经搅拌混合；
升温反应，控制反应釜R1911内压力在0.15-0.2MPa；经8小时反应，体积膨胀；膨胀后反应釜搅拌器的电流上升，反应完毕放料至碱洗槽D1913，用清水洗涤至洗涤水中的氢氧化钠的含量低于0.1wt.％后，沉淀浆料抽料至高位槽D1914；
将沉淀浆料放入酸洗槽D1915，然后将含有150Kg甲酸的计量槽D1916中质量百分含量为29％的甲酸水溶液滴入，滴加完毕后酸洗槽D1915中甲酸质量百分含量为0.3～0.4％，搅拌酸化数小时后，水洗至洗涤水中的甲酸的质量百分含量低于0.03％，静置分层后排水；
剩余浆料用离心G1911打入板框压滤机M1911，滤干的物料送入烘房干燥至含水量<10wt.％，粉碎，成品包装。
实施例2
将79.9Kg二氧化钛（TiO2）投入打浆槽D1911，加水打成浆料，用真空抽入反应釜R1911；
205.5Kg氢氧化钠固碱量投入碱液槽D1912，配制成70wt.％的水溶液，用真空抽入反应釜R1911，经搅拌混合；
升温反应，控制反应釜R1911内压力在0.15-0.2MPa；经8小时反应，体积膨胀；膨胀后反应釜搅拌器的电流上升，反应完毕放料至碱洗槽D1913，用清水洗涤至洗涤水中的氢氧化钠的含量低于0.1wt.％后，沉淀浆料抽料至高位槽D1914；
将沉淀浆料放入酸洗槽D1915，然后将含有158.8Kg甲酸的计量槽D1916中质量百分含量为22％的甲酸水溶液滴入，滴加完毕后酸洗槽D1915中甲酸质量百分含量为0.3～0.4％，搅拌酸化数小时后，水洗至洗涤水中的甲酸的质量百分含量低于0.03％，静置分层后排水；
剩余浆料用离心G1911打入板框压滤机M1911，滤干的物料送入烘房干燥至含水量<10wt.％，粉碎，成品包装。
偏钛酸成品性能指标：
经分析酸度，成品酸度为：4～10％；
堆积比重，堆积比重：0.2～0.4g/mL；
含水量：<10％。
实施例1、2所得的偏钛酸成品应用后，蒎烯异构为莰烯的反应转化率≥99%、选择性80~85%。

Claims (7)

1.一种偏钛酸的制备方法，其步骤包括：
1）将二氧化钛加水打成浆料备用；
2）按偏钛酸与氢氧化钠质量比为1∶2±0.1，将氢氧化钠固体配制成水溶液，然后将步骤1）所得二氧化钛浆料与氢氧化钠水溶液在反应器中混合均匀；
将反应器加热升温至140±5℃反应，反应过程中控制反应器内压力在0.15-0.2MPa；反应8±0.5小时，反应结束后放料，静置分层排水，剩余沉淀用水洗涤至洗涤水中氢氧化钠的质量百分含量低于0.1％；
3）将步骤2）所得沉淀加水打成浆料，按偏钛酸与甲酸的摩尔比为1：3.1~3.5，将甲酸水溶液在搅拌下滴入浆料中，形成混合物料，该混合物料中的甲酸的质量百分含量为0.3～0.4％，搅拌酸化反应，反应10±0.5h，反应结束，静置分层后排水，将沉淀水洗至洗涤水中甲酸的质量百分含量低于0.03％，再静置分层后排水，将剩余浆料过滤除水，滤饼干燥、粉碎，得偏钛酸成品。
2.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：所述的氢氧化钠水溶液的质量百分含量为60～70％。
3.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：所述的甲酸水溶液的质量百分含量为20～30％。
4.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述的剩余浆料过滤除水采用板框压滤机过滤。
5.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述的滤饼干燥至其中的含水量<10wt.％。
6.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：步骤2）中，静置分层后排水回收套用；剩余沉淀洗涤过程中产生的水回收套用。
7.根据权利要求1所述的一种偏钛酸的制备方法，其特征在于：步骤3）中，反应结束后，静置分层后排水回收套用。
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