[发明专利]合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂及其制法和应用

权利要求书

1.一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂，其特征在于催化剂重量百分比组成为：钒含量以V₂O₅质量计，钛含量以TiO₂的质量计，催化剂中V₂O₅和TiO₂质量比为5～70∶30～95，V₂O₅和TiO₂占催化剂重量百分比含量为20～100％，助剂含量以其氧化物的含量计，占催化剂重量百分比含量为0～2.0wt％，载体占催化剂重量百分比含量为0～78wt％；并由如下方法制备：

在惰性气体介质气氛下加钛源，钒源和改性助剂于浓HNO₃中，搅拌使其完全溶解后加入燃料和载体、加入的各物质的摩尔比组成为Ti∶V∶HNO₃∶燃料＝1∶0.046～1.32∶1.68～8.26∶2.88～12.8，搅拌均匀后于空气气氛下450～650℃快速燃烧2～15min，得到催化剂；

所述的钒源为NH₄VO₃、VO(C₅H₇O₂)₂或VOCl；

所述的钛源为TiCl₄、Ti(SO₄)₂或TiO(C₅H₇O₂)₂；

所述的燃料是尿素、柠檬酸、水杨酸或硝酸钾；

所述的助剂是钨、锰、钼，锌，镉、锡、铜或硫元素的一种或几种；

所述的载体是分子筛、氧化硅、氧化锆、氧化铝或氧化镧。

2.如权利要求1所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂，其特征在于所述的分子筛为水热稳定在700℃以上的中微孔分子筛。

3.如权利要求2所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂，其特征在于所述的中微孔分子筛为SBA-15、SBA-16、MCM-41、MCM-48或ZSM-5。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在惰性气体介质气氛下加钛源、钒源和改性助剂于浓HNO₃中，搅拌使其完全溶解后加入燃料和载体，加入的各物质的摩尔比组成为Ti∶V∶HNO₃∶燃料＝1∶0.046～1.32∶1.68～8.26∶2.88～12.8，搅拌均匀后于空气气氛下450～650℃快速燃烧2～15min，得到催化剂；

所述的钒源为NH₄VO₃、VO(C₅H₇O₂)₂或VOCl；

所述的钛源为TiCl₄、Ti(SO₄)₂或TiO(C₅H₇O₂)₂；

所述的燃料是尿素、柠檬酸、水杨酸或硝酸钾；

所述的助剂是钨、锰、钼，锌，镉、锡、铜或硫元素的一种或几种。

5.如权利要求4所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂的制备方法，其特征在于所述的惰性气体介质为N₂、Ar或He。

6.如权利要求1-3任一项所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂的应用，其特征在于应用条件为：将催化剂在含氧气氛中于300～600℃活化1～3h，并降到反应温度120～170℃，然后甲醇经预热器预热到110～150℃气化后和含氧气体混合组成原料气，原料气中甲醇的体积分数为1.0～15.0％，原料气在气体空速为1000～12000ml/g_cat.h，工作压力为0～0.5MPa条件下进行反应，反应产物经冷却分离后，分离得到含氧反应气和沸点低的产物进行回收提纯，分离得到沸点较高的产物和未反应的甲醇经精馏分离，分离得到甲缩醛和甲酸甲酯产物，分离得到未反应的甲醇返回到原料气混合循环利用。

7.如权利要求6所述的一种合成甲缩醛和甲酸甲酯的金属催化剂的应用，其特征在于所述的含氧气体是空气、氧气与氮气的混合气或氧气与氦气的混合气，且氧气和氮气或氦气的体积比为1∶5-9。