[发明专利]一种乳酸脱水生产丙烯酸催化剂的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及工业催化技术领域，具体涉及一种以自制NaY型分子筛与蒙脱土复配为催化剂制备丙烯酸新方法新工艺。

技术背景

丙烯酸(acrylic acid)，俗称败脂酸，分子式C₃H₄O₂，丙烯酸常温常压下为无色液体，有刺激性气味，相对密度1.0511，熔点12℃，沸点141.6℃，溶于水、乙醇和乙醚，化学性质活泼，属强有机酸，有腐蚀性。丙烯酸是一种重要的有机合成单体，广泛应用于化纤，纺织、粘合剂、涂料、塑料、制革等行业。

目前工业上丙烯酸是以石油产品为原料进行生产，随着世界范围内石油资源日益紧张，石油价格不断上涨，以石油产品为原料制备丙烯酸的工艺技术正面临严峻考验。开发以非石油为原料并具有清洁安全生产特性的制备丙烯酸工艺技术成为必然。

生物质乳酸催化脱水制备丙烯酸的研究很早就已经开展。1958年Holmen(Holmen，R.E.，“Acrylates by catalytic dehydration of lacticacid and acrylates”，U.S.Pat.，2859240)第一次利用一些盐催化剂将气相的乳酸转化为丙烯酸。结果表明在400℃条件下，当10％的乳酸溶液以10-15mL·h^-1的速度流过裂解管时，摩尔比为25∶1的CaSO₄和Na₂SO₄具有最好的催化效果，丙烯酸的产率仅能达到54％。1988年Sawicki(Sawicki，R.A.，“Catalyst for dehydration of lactic acid toacrylic acid”，U.S.Pat.，4729978)报道了生成丙烯酸产率达58％的方法，反应温度为350℃，利用分子筛负载Na₂HPO₄作为催化剂，用NaHCO₃作调节PH值。同年Paparizos(Paparizos，C.Dolhyj，S.，Shaw，W.G，“Catalytic conversion of lactic acid and ammonium lactate to acrylicacid”，U.S.Pat.，4786756)，在340℃条件下，利用AlPO₄作为催化剂，丙烯酸的产率也仅达到43％。1989年，随着超临界技术的发展，很多研究者开始利用超临界技术来研究乳酸脱水制备丙烯酸，Mok(Mok，W.，Antal，M.J.，“Formation of acrylic acid from lactic acid insupercritical water”J.Org.Chem.，54，4596-4602)，利用超临界水或近临界水实现了乳酸的脱水。反应温度为385℃，反应压力34.5MPa，乳酸溶液的初始浓度为0.1mol·L^-1停留时间接近30秒。结果表明，当催化剂为H₂SO₄时，产物主要为乙醛；相反，催化剂为NaOH时，产物丙烯酸、二氧化碳和氢气的量将增加。1993年，Perry和Carl(Perry，J.M.，Carl，T.L.，“Conversion of lactic acid to acrylic acid in supercriticalwater”Ind.Eng.Chem.Res.32，2608-2613)，改进了超临界水条件下的脱水反应，他们利用NaH₂PO₄作为催化剂，反应液0.4mol·L^-1的乳酸溶液，通过调整PH值，丙烯酸的产率从35％升高到58％。在超临界水条件下，NaH₂PO₄能够促进生成丙烯酸的反应，同时能抑制生成乙醛的副反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、制备方法简单、催化活性高的复合催化剂。

本发明的另一个目的是提供上述催化剂在乳酸脱水制备丙烯酸中的应用，具有工业化应用前景。

本发明的目的是通过下列技术措施实现的：

一种复合型催化剂，该催化剂含有下列重量百分比的组分：

NaY型分子筛   70-95％

蒙脱土        5-30％