[发明专利]烷氧基化反应中镁铝复合金属氧化物催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及一类烷氧基化反应中镁铝复合金属氧化物催化剂及制备方法。

烷氧基化反应是以环氧化物作为基本原料的加成反应，如：环氧化物与醇醚化合成醇醚，而与酯反应则产生醇醚酸酯。这些反应的主产物是优良的溶剂和表面活性剂及有机合成中间体。我国的年需求量在百万吨以上，其中大部分高质量产品需要进口。早期的传统生产工艺是以三氟化硼为催化剂的间歇釜式反应，三氟化硼为酸性催化剂，此工艺产品质量差、生产成本高、工艺复杂、腐蚀设备和环境污染严重，现以基本被淘汰。目前工业化生产工艺大部分为均相碱催化反应工艺，所用催化剂为KOH等。由于酸碱两类催化剂性质不同，反应机理亦不相同，因而所表现的催化反应性能有所不同。用酸性催化剂反应温度低，环氧化物加成反应主产物分布选择性较高，但副产物较多，且设备腐蚀和环境污染严重。用碱性催化剂反应温度较高，环氧化物加成反应主产物分布选择性稍低，但副产物较少，且减少了对设备的腐蚀和环境污染。但均相碱催化工艺仍存在着工艺复杂、产物收率低、产物分离困难、催化剂不能循环使用、易造成环境污染等问题。因此非均相固定床催化连续工艺是未来烷氧基化反应的必然工艺，此工艺具有工艺流程简单、催化活性高、产品收率高、催化剂易分离和循环使用、不存在环境污染等优点，此工艺的关键是固体催化剂，已见报道的催化体系主要集中在固体酸催化材料上：蒙脱土、分子筛、杂多酸、酸性树脂、金属卤化物、超强酸等，如：蒙脱土(DH-1)在丙二醇醚合成中，乙醇转化率达99％，但醇醚的选择性仅80％(见《精细化工》，1999,16(4),35)，既这些催化剂具有良好的反应活性，但这些催化剂存在着选择性差、不易回收和再生等各种问题，限制了它们的工业化发展。碱性催化材料(如：碱性树脂、碱土金属的氧化物、氢氧化物、羧酸盐等)的研究逐渐引起关注，研究发现固体碱性催化材料对环氧化物加成反应的综合催化性能高于酸性催化剂，但固体碱催化剂存在活性低和稳定性较差的缺点，如：氨基树脂在丙二醇醚合成中，醇醚的选择性达95％以上，但乙醇转化率仅85％(见EP189247,1986)。

本发明的目的：提供一种用于烷氧基化反应的镁铝复合金属氧化物催化剂及其制备方法，将固体酸和固体碱的优势集于一身，并通过规则孔结构的控制达到择形催化作用，以提高催化剂的催化反应活性和对目标产物的选择性及广泛的适用性。

本发明的要点：本发明为一种用于烷氧基化反应的镁铝复合金属氧化物催化剂，其孔径为0.8-4nm,镁铝比为1.6-4.5，比表面在50-300m²。

上述镁铝复合金属氧化物催化剂的制备方法为：

A：将可溶性二价无机镁盐和可溶性三价无机铝盐配制成混合盐溶液，其中镁离子的摩尔浓度为0.2-2.5M，铝离子的浓度为0.1-1.25M。其中可溶性二价无机镁盐最好为：硫酸镁、硝酸镁或氯化镁；可溶性三价无机铝盐最好为：氯化铝、硫酸铝或硝酸铝。

B：将步骤A中混合盐溶液与碱溶液混合，得到pH值为8.5-13的浆液。碱溶液为氢氧化钠、氨水、碳酸钠、尿素中任何一种或它们的混合溶液。

C：将步骤B所得浆液在70-120℃下搅拌2-24小时后，在搅拌的条件下，分别同时滴加步骤A中混合盐溶液和步骤B中的碱溶液，加入量分别为制备步骤B中浆液时体积用量的10-100％，滴加完成后再搅拌2-10小时，然后过滤、洗涤、干燥得到干燥后的样品(镁铝水滑石)。

D：将步骤C中所得镁铝水滑石按每分钟1-20℃的升温程序，在450-650℃条件下，焙烧2-10小时，制得镁铝复合金属氧化物催化剂。

本发明根据镁铝水滑石层板元素的有序排列，经高温焙烧后其复合氧化物具有良好的有序性和均匀性，同时以水滑石的组成和晶体粒子尺寸可调变特点，对不同目标反应，改变镁铝水滑石的组成和调节镁铝水滑石的晶体粒子尺寸，合成出不同组成和晶体尺寸的镁铝水滑石，经焙烧后制备出具有特定酸碱性和孔结构的均匀有序镁铝复合金属氧化物固体催化剂，使催化剂对目标反应具有良好的反应活性和选择性。同时具有制备工艺简化、设备投资少、生产时间短、能耗低、无环境污染、适用范围广等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1：镁铝复合金属氧化物合成乙二醇醚催化剂：