[发明专利]一种介孔分子筛催化剂及其在合成乙二醇单丁醚中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔分子筛催化剂，本发明还涉及该介孔分子筛催化剂在合成乙二醇单丁醚中的应用方法。

背景技术

为了使催化剂在制备及使用过程中其自身的残余内应力达到最小化，催化剂在制备时必须要成型为一定形状和大小的颗粒，该成型工序是催化剂工业生产中的一项关键步骤。现有的催化剂成型方法种类很多，常见的有压缩成型法、挤条成型法、转动成型法、喷雾成型法、蜂窝型成型法等（Ruthven D M.,etc.J.Wiley-Interscience,New York,1984），上述方法各自具有不同的特点与用途。

在催化剂成型过程中引入适当的添加剂是减少催化剂内残余内应力的有效途径，因而近年来对成型过程中加入添加剂的性质、成型条件的变化与催化剂机械强度、孔结构之间的关系日益受到人们的重视。Jiratov提出了在成型过程中胶溶剂的胶溶性是Hammett酸性因子的函数，同时发现酸性胶溶剂可以明显提高催化剂强度，改善孔结构。现有的研究结果表明，粘结剂组分中粘度随田菁粉浓度变化较大，成型过程中添加田菁粉有利于成型 (Li Y Y.,etc.J.Powder Technology.2001(116):85～96 )，但至今对成型条件与催化剂化学性能影响的关系尚未见详细报道。

乙二醇醚是环氧乙烷的重要衍生物，因其分子内含有醚基和羟基，以其优异的性能，被广泛用作溶剂、喷气燃料防冰剂、刹车液、化学中间体。乙二醇醚类主要包括乙二醇甲（乙、丁）醚、二乙二醇甲（乙、丁）醚和三乙二醇甲（乙、丁）醚等。约有50%以上的乙二醇醚类被用作各种工业过程的溶剂，其中以乙二醇丁醚及其醋酸酯的需求量最大。

乙二醇醚的系列产品中，乙二醇甲醚是良好的表面涂料溶剂和军用喷气式飞机燃料抗冻添加剂；乙二醇乙醚及其醋酸酯主要用作保护性涂料、染料、树脂、皮革等的工业溶剂，也可作金属和玻璃的清洗剂；乙二醇丁醚及其醋酸酯在水中具有良好的分散性，被广泛应用于水基涂料中。此外，乙二醇醚类还可以用于化妆品工业、香料工业、医药工业、油田化学品等许多领域。各个应用领域对乙二醇醚系列产品的性质和应用性能提出了越来越高的要求，目前已经知道，影响产物分子量分布最主要的因素是反应起始物的结构和催化剂的性质，因而在确定了反应起始物的种类以后，催化剂的性质便成了决定产物分子量分布的关键因素。Al-MCM-41介孔分子筛催化剂可以通过窄化乙二醇醚分子量分布来改善乙二醇醚系列产品的性质和应用性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种介孔分子筛催化剂，该催化剂不仅具有耐压强度好、抗击打性能，并且还具备良好的催化活性。本发明要解决的另外一个技术问题在于提供一种该介孔分子筛催化剂在合成乙二醇单丁醚中的应用方法。

本发明介孔分子筛催化剂是采用以下方法制备成型的： 

① 称量一定量的介孔分子筛Al-MCM-41放入研钵中；

②加入相对于介孔分子筛Al-MCM-4重量30～40%的γ-氧化铝，充分混合均匀，研磨过筛；

③按相对介孔分子筛Al-MCM-41重量10%～12%、3％～5%和5%～7%的重量比分别称取HNO₃、多元羧酸和聚乙二醇6000三种助剂，并加入到步骤②的混合粉末中；

④将上述所有原料搅拌均匀，充分混合后放入挤条机中挤压成直径为3～5mm，长度为5～8mm的长条，室温下放置2h，晾干。放到100^oC干燥箱中干燥10h，送入马弗炉内550～600℃焙烧5h，得到成型催化剂成品。该催化剂平均孔径为4 nm左右，比表面积为800～1000 m²·g^-1。

利用上述方法成型的介孔分子筛催化剂在合成乙二醇单丁醚中的应用：

催化剂用量为乙二醇质量的5%～7%，将乙二醇和催化剂加入到高压釜，氮气保护，反应初始压力为0.4 MPa～0.5 Mpa，当温度升高至规定反应温度110℃～120℃，分次加入计量的环氧乙烷（EO），当反应进行到压力不再明显下降时，停止反应降温出料。