[发明专利]一种间苯二甲腈加氢还原非晶态钴催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加氢还原催化剂，尤其是特别涉及一种用于间苯二甲腈加氢还原制备 间苯二甲胺的催化剂。

背景技术

间苯二甲胺(m-Xylylenediamine，缩写MXDA，CAS1477-55-0)是一种含芳香环的脂肪胺， 因其优良的物理、化学特性而被广泛应用。间苯二甲胺是一种性能优异的低毒环氧树脂固化 剂，常温固化性能优良，耐热性、耐水性和耐化学腐蚀性优良；它可用于合成聚酰胺(MX 尼龙)；它还可用于合成聚氨酯原料间二甲苯二异氰酸酯(XDI)；它又是一种重要的精细化 工原料，有效地应用于橡胶交联剂、稳定剂、塑性材料、纤维整理剂、农化(药)及表面活 性剂等诸多领域。

现有技术中主要采用间苯二甲腈(IPN)催化加氢的生产工艺来制备间苯二甲胺，所用催 化剂一般为雷尼镍(Raney Ni，也称骨架镍)或雷尼钴催化剂。常采用搅拌釜间歇生产， 如JP54-41804公开了一种间苯二甲胺的制备方法，该方法使用雷尼镍或雷尼钴催化剂， 采用低碳醇与芳烃的混合溶剂，在间歇搅拌釜中，由间苯二甲腈加氢制备间苯二甲胺，实 施例中氢压高达11MPa。由间苯二甲腈催化加氢制备间苯二甲胺，也可采用固定床反应器。 JP2003-327563公开了一种由芳香族二腈，如间苯二甲腈连续加氢制备芳香族二甲胺 (MXDA)的方法，使用含镍或钴的催化剂，反应物间苯二甲腈的浓度为1-10％(重量)， 在固定床(滴流床)反应器中，连续加氢制备间苯二甲胺。USP 6,881,864公开了一种间 苯二甲胺二级加氢的制备方法，该方法采用含镍和/或钴的非均相催化剂，在两个串联的固 定床反应器中，由间苯二甲腈加氢制备间苯二甲胺。该方法的特征在于间苯二甲腈在第一 反应器中，转化率达90％以上；然后再进入第二反应器，第二反应器的反应温度比第一反 应器高10℃以上，进一步加氢反应至间苯二甲腈转化率达99.5％以上。

上述方法中所用的间苯二甲腈加氢还原催化剂的活性组分一般为镍或钴，常用的催化 剂是雷尼镍或雷尼钴，这些催化剂都具有晶态结构。而非晶态合金催化材料，由于内部原 子为短程有序，长程无序排列，这使得其表面活性中心数目更多而且均匀，因此非晶态合 金具有更高的催化活性。本发明的目的是提供一种用于间苯二甲腈加氢制备间苯二甲胺的 非晶态钴催化剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种间苯二甲腈加氢还原非晶态钴催化剂，该催化剂具有非晶 态结构，催化活性高，间苯二甲腈加氢转化率高，间苯二甲胺选择性好。本发明还提供了 所述催化剂的制备方法。

本发明的间苯二甲腈加氢还原非晶态钴催化剂，由60～95％(重量)的Co，0～20％(重 量)的Fe，0～10％(重量)的选自Cr、Ni或Mo中的一种或几种金属元素，以及0.5～30 ％(重量)的铝所组成，其中Fe、Cr、Ni或Mo元素至少存在一种；在该催化剂的X射线 衍射图中2θ为20～80°的范围内只在45±1°处出现一个漫射峰。

所述非晶态钴催化剂的活性组分钴以非晶态钴的形式存在，或者以非晶态钴和微晶态钴 共存物的形式存在。

本发明所述的非晶态钴催化剂优选的组成为：70～90％(重量)的Co，0.1～15％(重量) 的Fe，0～8％(重量)的选自Cr、Ni或Mo中的一种或几种金属元素，以及1～12％(重量) 的铝。

本发明所述的非晶态钴催化剂更优选的组成为：75～90％(重量)的Co，0.5～10％(重 量)的Fe，0.5～5％(重量)的选自Cr、Ni或Mo中的一种或几种金属元素，以及2～10％ (重量)的铝。

本发明还提供一种间苯二甲腈加氢还原非晶态钴催化剂制备方法，包括以下步骤：

(1)母合金制备

将钴、铝和铁、铬、镍或钼中的一种或几种加热至熔融，使其合金化，用惰性气体将合 金液体喷射并使其快速冷却，研磨后得到母合金。

制备母合金采用现有技术中的急冷方法，在具体实施方式中采用的方法是将组成催化剂 的金属元素按配比加入到一种耐高温容器(如石英管或坩埚)中，将其加热至1350℃以上熔 融，使其合金化，然后用惰性气体将合金液体从该容器的喷嘴处喷射到一高速旋转的带有冷 却装置的金属辊轮上，使其快速冷却并沿辊轮切线方向甩出，形成鳞片状条带，鳞片状条带 经研磨至颗粒直径为120微米以下作为母合金备用。

(2)活化