CN109364990B - 一种kapo催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种KAPO催化剂的制备方法及其应用，属于催化剂技术领域，本发明目的在于提供一种应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应的催化剂，将KOH、异丙醇铝和H3PO4制备形成胶体，将三乙胺逐滴滴加到胶体中，晶化24~48h，冷却后，过滤得到固体，将所得固体在550℃条件下焙烧12~24h，得到催化剂KAPO，本发明制备的催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，催化性能得到明显提高。
Description
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种KAPO催化剂的制备方法及其应用。
背景技术
乙苯是一个重要的芳香族有机化合物，主要应用于生产苯乙烯的中间体。苯乙烯是一种合成橡胶、塑料、树脂的重要化工原料。近年来随着建材、化工、电子、塑料、汽车等行业的迅猛发展，苯乙烯的需求量也逐年增加。由于甲苯甲醇侧链烷基化法制乙苯和苯乙烯具有原料成本低、工艺流程简单，能耗低和CO2排放等优点，因此备受重视。
大量研究显示：由于甲苯甲醇侧链烷基化反应既需要催化剂的水热稳定性好，又需要催化剂同时具有弱酸、中强碱性位；而磷铝分子筛水热稳定性较好，且磷铝分子筛可以经过改性来调变催化剂的表面酸碱性。可应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应的催化剂，命名为KAPO催化剂。
本发明采用如下技术方案：
一种KAPO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将KOH溶于水中，配制KOH水溶液，然后向KOH水溶液中加入异丙醇铝和H3PO4，在50℃条件下，搅拌水解90~120min，然后冷却至25℃，形成胶体；
第二步，将三乙胺逐滴滴加到胶体中，搅拌反应2h后，转移至反应釜中，180℃下晶化24~48h，冷却后，过滤得到固体；
第三步，将过滤所得固体用去离子水洗涤三次，在550℃条件下焙烧12~24h，得到催化剂KAPO，命名为nKAPO，其中，n为K和Al的摩尔比。
第一步中所述KOH、异丙醇铝和H3PO4的摩尔比为0.2~0.9:1:1，KOH和水的摩尔体积比为0.2~0.9mol：40ml。
第二步中所述三乙胺和KOH的摩尔比为1.4:0.2~0.9。
一种KAPO催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，并进行活性评价，具体催化反应条件为：常压，N2:甲苯:甲醇的摩尔进料比为30:5:1，质量空速为0.5 h-1，反应温度为425℃。
本发明的有益效果如下：
由于甲苯甲醇侧链烷基化的反应温度较高，且有水生成。而本反应既要求催化剂有好的水热稳定性，又需要催化剂同时具有弱酸、中强碱性位；而磷铝分子筛水热稳定性较好，且磷铝分子筛可以经过改性来调变催化剂的表面酸碱性。因此本发明提出了一种KAPO催化剂的制备方法，即利用KOH对磷铝分子筛进行改性以提高催化剂的碱性，制备出具有较多中强碱性位的催化剂，并将其应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，催化性能得到了明显提高。
具体实施方式
实施例1
一种KAPO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将0.9 mol的KOH溶于40 ml的去离子水中，配成KOH水溶液，然后加入1mol异丙醇铝和1 mol H3PO4，在50℃下搅拌水解90~120 min，然后冷却至25℃，形成胶体；
第二步，将1.4mol三乙胺逐滴滴加到胶体中，搅拌反应2h，然后全部转入水热反应釜中，180℃下晶化24~48h，冷却后过滤得到固体；
第三步，将所得固体用去离子水洗涤三次，然后再550℃焙烧12~24h，得到KAPO催化剂，命名为0.9KAPO。
将所得催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，并进行活性评价。具体催化反应条件为：常压， N2:甲苯:甲醇的摩尔进料比为30:5:1，质量空速为0.5 h-1，反应温度为425℃。结果见表1。
实施例2
将实施例1中第一步中KOH的用量变为0.5mol，其余步骤同实施例1，所得KAPO催化剂，命名为0.5KAPO。将所得催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，并进行活性评价。催化反应条件同实施例1。结果见表1。
实施例3
将实施例1中第一步中KOH的用量变为0.2mol，其余步骤同实施例1，所得KAPO催化剂，命名为0.2KAPO。将所得催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，并进行活性评价。催化反应条件同实施例1。结果见表1。
对比例
将实施例1中第一步中KOH的用量变为0mol，其余步骤同实施例1，所得KAPO催化剂，命名为0KAPO。将所得催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应，并进行活性评价。催化反应条件同实施例1。结果见表1。
表1 催化活性评价结果
通过对催化剂0.9KAPO，0.5KAPO，0.2KAPO和0KAPO的活性评价结果（见表1）的比较可知，随着KOH投加量的增加，甲苯甲醇侧链烷基化产物（乙苯+苯乙烯）总产率也随之大幅度提高，表现出了良好的催化性能。
Claims (2)
1.一种KAPO催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将KOH溶于水中，配制KOH水溶液，然后向KOH水溶液中加入异丙醇铝和H3PO4，在50℃条件下，搅拌水解90~120min，然后冷却至25℃，形成胶体；
第二步，将三乙胺逐滴滴加到胶体中，搅拌反应2h后，转移至反应釜中，180℃下晶化24~48h，冷却后，过滤得到固体；
第三步，将过滤所得固体用去离子水洗涤三次，在550℃条件下焙烧12~24h，得到催化剂KAPO，命名为nKAPO，其中，n为K和Al的摩尔比；
第一步中所述KOH、异丙醇铝和H3PO4的摩尔比为0.2~0.9:1:1，KOH和水的摩尔体积比为0.2~0.9mol：40ml；
第二步中所述三乙胺和KOH的摩尔比为1.4:0.2~0.9。
2.一种利用权利要求1所述制备方法制备的KAPO催化剂应用于甲苯甲醇侧链烷基化反应。
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