[发明专利]甲醇与乙醇合成异丁醛的钒催化剂及其制备方法

说明书

技术领域：本发明属于精细化工催化技术领域，具体涉及一种甲醇乙醇在常压下一步催化合成异丁醛的V₂O₅催化剂及其制备方法。

背景技术：异丁醛(IBA)是重要的有机化工原料和精细化学品原料，在塑料工业、农用、医药、食品、饲料等领域都有着广泛的用途。异丁醛及其衍生物异丁醇、异丁烯酸(甲基丙烯酸)、新戊二醇等均是化学工业中重要的化工原料，在塑料工业中，广泛用作溶剂和增塑剂；异丁醛经氧化、脱氢、最后酯化还可制取甲基丙烯酸甲酯(MMA)，这是异丁醛的一个重要用途。

目前，生产异丁醛的方法是丙烯与合成气(CO/H₂)羰基化反应制正丁醛时副产而得，产量受到限制，该工艺以宝贵的石油资源为原料且反应压力高，这势必使得该项工艺受到约束和限制。近年来，用甲醇和乙醇或正丙醇反应生成异丁醛，有文献报道，这对煤炭化工的发展具有很大的意义，且可以缓解对石油资源的过分依赖，并推动我国甲醇工业应用领域的发展。

如Fey-long Wang，Wen-shin Lee，Yi-fang Liou，and Li-cheng Chen.CatalyticSynthesis of Isobutyraldehyde from Methanol and n-Propyl Alcohol over TitaniumOxide-Supported Vanadium Oxide Catalysts[J].Ind.Eng.Chem.Res.，1993，32(1)：30-34.用甲醇和正丙醇(1∶10)在V/TiO₂上，350℃，常压下合成IBA，正丙醇转化率达98.9％、异丁醛的选择性达64.2％，但催化剂耐磨损性差，热稳定性低，结构强度不够，比表面积低且价格昂贵。

如B.M.REDDY，E.P.REDDY and I.GANESH.VAPOUR PHASE SYNTHESISOF ISOBUTYRALDEHYDE FROM METHANOL AND ETHANOL OVER MIXEDOXIDE SUPPORTED VANADIUM OXIDE CATALYSTS[J].Res.Chem.Intermed.，1997，23(8)：703-713.用V2O5/TiO2-SiO2催化剂，在350℃，常压下反应得IBA，乙醇转化率和异丁醛选择性分别达98％和85％。但所用钒源为偏钒酸铵，钛源为TiCl₄，由于TiCl₄必须溶解在冷的浓盐酸中，制备时大量的盐酸挥发给环境造成污染，且催化剂制备方法复杂。

发明内容：本发明的目的是提出一种以甲醇、乙醇为原料一步合成异丁醛的钒催化剂及其制备方法。

本发明采用常见的V₂O₅为主体的催化剂，原料乙醇比正丙醇价廉易得，催化剂制备方法简单。

本发明是这样来实现的：成型后催化剂的组分含量以重量百分比计V₂O₅60-80％，Al₂O₃20-40％。催化剂制备过程中以V₂O₅、Al₂O₃和稀硝酸的总重量为基准，其各组分的重量百分比是：V₂O₅含量为21.5％-37.5％，三氧化二铝8.5-17.5％，稀硝酸50-66.5％。

所述的催化剂的制备方法是：制备采用混捏法，按照催化剂制备过程中的组分含量将V₂O₅和三氧化二铝混合，然后加入稀硝酸，混合均匀，挤条成型，经干燥、焙烧后制得成品催化剂；干燥温度110℃-120℃，时间5h-8h，焙烧温度400℃-500℃，时间4h-5h。

本发明所述的催化剂用于甲醇和乙醇在常压，反应温度300-400℃条件下一步合成制备异丁醛。

一般地，本发明所述催化剂的最佳组分是：主要组分V₂O₅含量为60-75％，Al₂O₃25-40％，最佳焙烧温度为400-480℃、焙烧时间为4-5h。

稀硝酸在混合过程中可以采取滴加加入方式，加入量以成型剂的湿度及黏度为适宜进行控制。也可以采用其它公知的加入方式。

采用本发明的催化剂制备异丁醛，乙醇转化率可达98.03％，异丁醛的选择性达47.52％。失活的催化剂可以完全再生利用。