[发明专利]一种生产异丁胺和二异丁胺的催化剂及其使用方法

说明书

本发明的一种生产异丁胺和二异丁胺的催化剂使用海泡石和沸石分子筛的混合物作为载体，并在载体上通过二次沉淀、二次焙烧，负载镍、铬、银、铱元素作为活性中心，该催化剂具有使用寿命长、成本低的优点。本发明的催化剂用于异丁醇胺化合成异丁胺和二异丁胺，在发明的条件范围内具有活性高、选择性好的特点。

技术领域

本发明属于低碳脂肪胺生产技术，尤其涉及一种生产异丁胺和二异丁胺的催化剂及其使用方法。

背景技术

低碳脂肪胺，包括一乙胺、二乙胺、三乙胺、一正丙胺、二正丙胺、三正丙胺、一异丙胺、二异丙胺、一正丁胺、二正丁胺、三正丁胺、异丁胺、二异丁胺等，主要采用氨气与醇在临氢条件下催化胺化生产。其中异丁胺（英文名称isobutylamine）又名2-甲基-1-丙胺（2-methyl-1-propanamin）分子式为C₄H₁₁N，主要用作合成医药、农药、矿物浮选剂、汽油抗震剂、缓蚀剂和橡胶加工化学品的中间体，也可用作试剂，聚合催化剂、磺基苯甲酸十三烷基酯中和剂和稳定剂等；二异丁胺（英文名称diisobutylamine），分子式为C₈H₁₉N，用作氧化丙烯的聚合稳定剂和有机合成中间体。对国内异丁胺、二异丁胺、三异丁胺3 种产品生产总量的统计，异丁胺、二异丁胺、三异丁胺的市场需求比例约为7∶3∶0。目前合成工艺却因不能有效抑制三异丁胺的生成反应，造成生产效率低、生产能耗高。所以新型催化剂的研制不仅要具有较高的活性，更重要的是在适宜的工艺条件下提高异丁胺、二异丁胺的选择性，抑制串级副反应，消除三异丁胺的生成，从而达到合成反应的最佳效益。文献（孙超, 任明月, 赵素粉. 异丁醇催化胺化制备异丁胺[J]. 化工进展, 2014, 33(8):2055-2059.）报道采用沉淀-沉积法研制Co-Ni-Zn-Fe/HZSM-5 催化剂，用于异丁醇胺化反应合成异丁胺，通过对该反应过程不同载体、活性组分不同配比的研究，确立了该催化体系中最适宜的活性金属组成为22.5%Co、12.8%Ni、3.0%Zn、1.5%Fe。并在压力1.2MPa、氨醇摩尔比8∶1、温度185℃、醇液体空速0.6～0.8h⁻¹的最佳反应条件下，异丁醇的单程转化率达到98.5%，在有效抑制三异丁胺等副产物合成的同时，使异丁胺和二异丁胺的总选择性达到99.8%。但该催化剂中大量使用Co元素，比一般工业上常用的铜镍元素要贵很多。

发明内容

为解决传统方法存在的不足和缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、活性高、选择性高的生产异丁胺和二异丁胺的催化剂及其使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种生产异丁胺和二异丁胺的催化剂的制备方法如下：1）将海泡石和沸石分子筛混合得到混合物，其中海泡石和沸石分子筛的质量比为1:3~10，将混合物磨成粉，取其中100~250目的粉得到载体混合物；2）将硝酸镍、硝酸铬、硝酸银和硝酸铱按比例配制成第一混合溶液，其中各组份的质量比例为：镍占1.0-15.0％，铬占5.0-15.0％，银占0.5-2.0％，铱占0.01-0.10％ ；3）将第一混合溶液与上述载体混合物混合均匀，第一混合溶液与载体混合物的质量比为2~5:1，再加入氨水沉淀3小时，控制pH 值为9~10 ，得到一次悬混液；4）将所得一次悬混液过滤得到一次滤饼和一次滤液，一次滤饼用去离子水洗涤2次，每次去离子水的用量为滤饼质量的3倍，再将洗涤后的一次滤饼在80~95℃下干燥4~6小时；将一次滤液与洗涤后的去离子水混合，再加入硝酸控制pH 值为1~2，得到第二混合溶液，用旋转蒸发仪将第二混合溶液浓缩至原来体积的0.1~0.2倍得到浓缩液；5）将上述干燥后的一次滤饼进行第一次焙烧、研磨粉碎得到一次粉料，加入浓缩液，再加入氨水沉淀5小时，控制pH 值为11~12，得到二次悬混液；6）将二次悬混液过滤得到二次滤饼和二次滤液，二次滤饼用去离子水洗涤2次，每次去离子水的用量为滤饼质量的3倍，再将洗涤后的二次滤饼在120~150℃下干燥2小时； 7）将干燥后的二次滤饼进行第二次焙烧、研磨粉碎得到二次粉料；8) 二次粉料混捏、造粒、烘干、成型即得到催化剂。

作为改进，所述步骤5) 中的第一次焙烧温度为350~400℃，时间3~5 小时；