CN108607561B - 1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及催化剂制备领域，特别公开了一种1,2‑二氯丙烷催化氧化制3‑氯丙烯用催化剂的制备方法。该1,2‑二氯丙烷催化氧化制3‑氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征为：以金属羰基化合物为原料，在热分解或光照条件下分解，得到负载型催化剂；调整催化剂的pH值；将催化剂与负载助剂混合均匀，干燥、焙烧，得到产品。本发明工艺简单，条件温和，无副产物生成，生产成本低，操作安全，产品性能稳定，适于广泛推广应用。
Description
（一）技术领域
本发明涉及催化剂制备领域，特别涉及一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法。
（二）背景技术
市场上来讲，1,2-二氯丙烷价格低，仅为150元/吨，经济价值低，只有转化为其它化工产品才能实现其高价值化。在众多可转化产品中，3-氯丙烯是一种重要的化工产品，作为一种重要的有机原料中间体，主要应用是生产环氧氯丙烷，也应用于生产烯丙醇、甘油、丙烯胺、丙烯脂等，还广泛应用于合成树脂、医药、农药、涂料、粘合剂、润滑剂等精细化工产品中。3-氯丙烯的合成工艺较为成熟，国内外主要采用丙烯高温氯化法，该过程属于强放热反应，属于政府安监部门重点监管的“两重点一重大”危险工艺，丙烯高温氯化法合成的3-氯丙烯产品收率较低，原料丙烯的回收效率相对较低，生产成本受市场制约较大。更重要的是，目前3-氯丙烯市场价格6000元/吨，已经达到丙烯高温氯化法的生产成本。因此，急需需求一种替代丙烯高温氯化法的生产方法。
中国科学院兰州化学物理研究所开展了多年关于1,2-二氯丙烷催化脱氯化氢制3-氯丙烯催化剂的研究（专利号：ZL02140801.7），制备了新型金属盐负载的催化剂，研究发现1,2-二氯丙烷的转化率达98%以上，产物选择性高达100%。但是该催化剂的制备过程复杂，生产成本高，产品收率低，不符合工业生产的要求。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺简单、产品活性高、稳定性好的1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征为，包括如下步骤：
（1）以金属羰基化合物为原料，在热分解或光照条件下，使其分解，收集一氧化碳，得到负载型催化剂；
（2）加入弱碱液调整催化剂的pH值为7-9；
（3）将催化剂与负载助剂混合均匀，于50-120℃下干燥2-3小时，之后于200-800℃下焙烧3-5小时，得到产品。
本发明以羰基金属为原料，通过控制羰基金属的分解条件来控制形成的金属活性组分颗粒的大小和形貌特征，制备高活性、高效负载型催化剂；调整催化剂的酸碱度，提升催化剂的抗积碳性能；再适当添加助剂调控，提高3-氯丙烯选择性。
本发明的更优技术方案为：
步骤（1）中，金属羰基化合物为四羰基镍、五羰基铁、六羰基铬、十羰基锰和八羰基钴中的一种或多种，金属羰基化合物在密闭环境中于40-100℃加热或光照条件下分解。
步骤（2）中，若弱碱液为氢氧化铝溶液、氢氧化亚铁溶液和氢氧化铁溶液中的一种或多种，调节催化剂的pH值为7-8。
步骤（3）中，负载助剂为氧化钛、活性炭、铝矾土和分子筛中的一种或多种；催化剂与负载助剂的质量比为1:6-10；将催化剂与负载助剂混合均匀，于80-100℃下干燥2-3小时，之后于400-500℃下焙烧4小时。
由于金属羰基化合物多为有毒产品，因此，其受热分解环境选择密闭环境，而羰基金属在光或热的作用下，配位键容易断裂，生成一氧化碳和金属原子，一氧化碳从体系中溢出，无其他杂质生成，无需进一步处理可直接制备成高分散、活性的负载型催化剂。
本发明催化剂强度满足工业化应用需求，达到抗压强度：≥70N/个球，测定方法为智能颗粒强度测定仪。
催化剂活性考核指标，1,2-二氯丙烷转化率85%，3-氯丙烯选择性65%；催化剂使用寿命1年以上。
本发明工艺简单，条件温和，无副产物生成，生产成本低，操作安全，产品性能稳定，适于广泛推广应用。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明所述方法的工艺步骤示意图。
（五）具体实施方式
实施例1：一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法
具体步骤如下：
（1）以四羰基镍和五羰基铁的混合物为原料，在密闭环境中于40℃下光照分解，收集一氧化碳，得到负载型催化剂；
（2）加入弱碱液调整催化剂的pH值为7，弱碱液为氢氧化铝溶液；
（3）将催化剂与负载助剂氧化钛和活性炭的混合物按照1:6的质量比混合均匀，于50℃下干燥3小时，之后于200℃下焙烧5小时，得到产品。
实施例2：一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法
具体步骤如下：
（1）以六羰基铬和八羰基钴的混合物为原料，在密闭环境中于100℃下加热分解，收集一氧化碳，得到负载型催化剂；
（2）加入弱碱液调整催化剂的pH值为9，弱碱液为氢氧化亚铁溶液和氢氧化铁溶液的混合溶液；
（3）将催化剂与负载助剂铝矾土和分子筛的混合物按照1: 10的质量比混合均匀，于120℃下干燥2小时，之后于800℃下焙烧3小时，得到产品。
实施例3：一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法
具体步骤如下：
（1）以八羰基钴为原料，在密闭环境中于70℃下加热分解，收集一氧化碳，得到负载型催化剂；
（2）加入弱碱液调整催化剂的pH值为8，弱碱液为氢氧化铝溶液和氢氧化亚铁溶液的混合物；
（3）将催化剂与负载助剂活性炭按照1:8的质量比混合均匀，于80℃下干燥2.5小时，之后于500℃下焙烧4小时，得到产品。
1,2-二氯丙烷催化脱氯化氢可生成三种产物同分异构体共四种物质，即1-氯丙烯（顺反）、2-氯丙烯、3-氯丙烯，其中3-氯丙烯为主产品，需要提高催化剂对3-氯丙烯的选择性。同时1,2-二氯丙烷催化脱氯化氢过程容易产生积炭、结焦，还需要提升催化剂抗积炭性能，保障反应长周期连续化运行。
羰基金属是由过渡金属原子和一氧化碳以配位键结合的金属有机化合物，在光或热的作用下，配位键容易断裂，生成一氧化碳和金属原子，这一过程无电子转移，不发生氧化还原反应，因而可控制活性金属首先以原子态负载于载体表面，一氧化碳从体系中溢出，无其它杂质生成，因而无需进一步处理可直接制备成高分散、活性的负载型催化剂。通过控制羰基金属的分解条件来控制形成的金属活性组分颗粒的大小和形貌特征，利用羰基金属为原料，发展一种制备高活性、高效负载型催化剂的手段。
本发明利用羰基金属，在一定条件的作用下，直接制备高分散、高活性的负载型催化剂。最终，1,2-二氯丙烷在本发明产品催化剂和热的作用下，1,2-二氯丙烷的转化率达到85%，3-氯丙烯选择性达到65%，催化剂稳定性能满足工业化应用要求。
Claims (4)
1.一种1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（1）以金属羰基化合物为原料，在热分解或光照条件下，使其分解，收集一氧化碳，金属原子负载于载体表面，得到负载型催化剂；金属羰基化合物为四羰基镍、五羰基铁、六羰基铬、十羰基锰和八羰基钴中的一种或多种，金属羰基化合物在密闭环境中于40-100℃加热或光照条件下分解；（2）加入弱碱液调整催化剂的pH值为7-9；（3）将催化剂与负载助剂混合均匀，于50-120℃下干燥2-3小时，之后于200-800℃下焙烧3-5小时，得到产品；负载助剂为氧化钛、活性炭、铝矾土和分子筛中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，弱碱液为氢氧化铝溶液、氢氧化亚铁溶液和氢氧化铁溶液中的一种或多种，调节催化剂的pH值为7-8。
3.根据权利要求1所述的1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，催化剂与负载助剂的质量比为1:6-10。
4.根据权利要求1所述的1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将催化剂与负载助剂混合均匀，于80-100℃下干燥2-3小时，之后于400-500℃下焙烧4小时。
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Denomination of invention: Preparation method of catalyst for catalytic oxidation of 1,2-dichloropropane to 3-chloropropene Effective date of registration: 20230821 Granted publication date: 20201124 Pledgee: Bank of Dongying Limited by Share Ltd. Binzhou Zhanhua branch Pledgor: SHANDONG HIYI CHEM-TECH CO.,LTD. Registration number: Y2023980053250 |