[发明专利]一种用于合成甲基异丙基酮和二乙基酮的催化剂

说明书

技术领域

本发明属于精细化工产品用催化剂制备技术领域，尤其是指一种用于合成甲基异丙基酮和二乙基酮的催化剂。

背景技术

甲基异丙基酮，别名：2-甲基-丁酮-3；结构式：(CH₃)₂CHCOCH₃；分子量86.13；熔点：-92℃；沸点88.9℃。无色具有低级酮所特有的气味。微溶于水，能与醇、醚等有机溶剂混溶。

二乙基酮，又名3-戊酮，结构式：CH₃CH₂CO CH₂CH₃

甲基异丙基酮和二乙基酮的主要合成方法有异丁酸法、异丁醛法和甲乙酮法。

中国发明专利200680035189.1公开了一种以乙酸和异丁酸为原料合成甲基异丙基酮和二乙基酮的方法。该方法使用的催化剂包含用第1或第2族金属的氢氧化物或其盐处理过的二氧化钛和氧化铝的混合物。

中国发明专利200410058031.9提供了一种从甲乙酮和甲醇合成甲基异丙基酮和二乙基酮的方法。该方法使用的催化剂由锆、锰、锌和碱金属的混合氧化物负载少量的Pd组成，反应温度300至400℃。

发明内容

本发明提供一种用于合成甲基异丙基酮和二乙基酮的新型催化剂，对原有锆基催化剂作了改造，引入二氧化钛以改善催化剂的活性和选择性。

本发明催化剂的特点在于：由活性组份、助剂和载体构成，活性组份为钯，占比0.1～5％，优选0.1～1％；助剂为氢氧化钠，占比0.1～5％，优选0.2～1％。载体为氧化锆、氧化锰、氧化锌和二氧化钛的混合物，占比90～99.8％，优选98～99.7％。

本发明催化剂的特点在于二氧化钛在载体中占比5％～50％，优选为10～20％。可显著提高催化性能，与无二氧化钛情况比，反应转化率上升3～5％左右，选择性提高2～5％左右。

本发明催化剂的制备过程如下：

(1)将硝酸锆、硝酸锰、硝酸锌、氯化钛可溶性盐的混合水溶液，用氢氧化钠(或氢氧化钾、氨水)等碱性水溶液处理成氢氧化物沉淀，pH值应大于7。静置老化，过滤，滤饼用去离子水洗至中性，于130℃下干燥，650℃下焙烧2h，得到锆-锰-锌-钛的混合氧化物，作为催化剂载体。

(2)上述混合氧化物再用10％氢氧化钠水溶液浸渍，再于130℃下干燥，650℃下焙烧2h，得到含助剂的催化剂载体。

(3)将上述含助剂的催化剂载体用可溶性钯盐(如硝酸钯、氯化钯等)的水溶液浸渍，于130℃下干燥，650℃下焙烧2h，得到所需催化剂。

本发明催化剂评价在固定床反应器中进行。反应过程描述如下：

催化剂的装量为30g。催化剂在500℃下通入250mL/min的H₂活化5h。将固定床反应器温度降至所需反应温度；原料甲乙酮、甲醇和水的混合液通过微量进样泵送入预热器，气化后再送入固定床反应器进行常压反应。产物经过冷凝后收集，取样，用HP 7820A气相色谱仪，氢火焰离子化检测器进行色谱分析。所用甲醇、甲乙酮为分析纯，水为蒸馏水。

具体实施方式

以下实施例为活性成份钯含量、碱助剂含量以及锆、锰、锌比例不变情况下的例子，但本发明并不限于以下例子。

实施例1：催化剂为钯含量0.25％，钠含量0.3％，载体摩尔比为：n(Zr)∶n(Mn)∶n(Zn)∶n(Ti)＝2∶2∶1∶1，反应温度为360℃，常压，原料甲乙酮、甲醇和水的摩尔比为1∶1∶1，液体质量空速为1.0h^-1。

实施例2：催化剂改变为钯含量0.25％，钠含量0.3％，载体摩尔比为：n(Zr)∶n(Mn)∶n(Zn)∶n(Ti)＝2∶2∶1∶0.5，其它条件与实施例1同。

实施例3：催化剂钯改变为：含量0.25％，钠含量0.3％，载体摩尔比为：n(Zr)∶n(Mn)∶n(Zn)∶n(Ti)＝2∶2∶1∶1.5，其它条件与实施例1同。

实施例4：催化剂改变为钯含量0.25％，钠含量0.3％，载体摩尔比为：n(Zr)∶n(Mn)∶n(Zn)∶n(Ti)＝2∶2∶1∶2，其它条件与实施例1同。

实施例5：催化剂改变为：钯含量0.25％，钠含量0.3％，载体摩尔比为：n(Zr)∶n(Mn)∶n(Zn)∶n(Ti)＝2∶2∶1∶0，其它条件与实施例1同。

实施例6：反应温度改为320℃，其它条件同实施例1。

实施例7：反应温度改为400℃，其它条件同实施例1。