[发明专利]改性氧化铝催化剂及其制备方法与在合成甲基异丁基酮的应用

说明书

技术领域

本发明涉及化工材料领域，具体涉及一种改性氧化铝催化剂及其制备方法与在合成甲基异丁基酮的应用。

背景技术

甲基异丁基酮（MIBK）主要用途是作中沸点溶剂和有机合成原料。作为性能优良的溶剂，MIBK与常用的溶剂，如：丙酮、醋酸乙酮、环己酮、甲乙酮等相比，具有挥发度低、相溶性好、无毒等特点，是涂料、油漆、粘合剂、环氧树脂等行业使用的高档溶剂，特别是MIBK作为优良的油漆溶剂，具有流平性好、漆膜硬、挥发度适中的优点，能配制低粘度溶液且防止凝胶。故在高档油漆中，MIBK有着广阔的应用前景。它在石油脱蜡、磁带生产、金属选矿、医药、原子吸收光谱等方面也有着极其广泛的应用。

自从1913年Lassi报道催化合成MIBK以来，人们一直尝试用不同原料、不同催化剂和不同工艺方法合成MIBK。目前，MIBK的工业化生产方法按原料分主要有丙酮路线和异丙醇路线。

就丙酮路线合成MIBK而言，有三步法和一步法之分。以丙酮为原料三步法合成MIBK的过程如下：第一步，在碱性催化剂作用下，丙酮缩合成二丙酮醇（DAA）；第二步，在酸性催化剂作用下，DAA分子内脱水，生成异丙叉丙酮（MO）；第三步，MO选择加氢，生成MIBK。丙酮三步法是60年代开始采用的，其缺点是工艺流程长、投资大、产品组分复杂和分离提取困难。

以丙酮为原料，经过一步反应得到MIBK的过程如下：在一种具有酸碱活性中心和加氢活性中心的催化剂作用下丙酮一步反应生成MIBK。在酸碱活性中心上，二分子丙酮缩合、脱水转化为异丙又丙酮(MO)，然后在加氢活性中心上，MO加氢生成MIBK。为了一次完成缩合、脱水、加氢反应，人们研究了大量的催化剂，如Pd/树脂、Pd/分子筛、Pd/金属氧化物等催化剂，这些催化剂分别以载体提供酸碱活性中心、金属把提供加氢活性中心来完成丙酮一步反应生成MIBK。

以异丙醇为原料合成MIBK：在Cu0/A1₂O₃，CuO/Cr₂O₃，CuO/MgO等催化剂作用下，异丙醇一步反应生成MIBK。以异丙醇为原料生产MIBK装置可同时产出多酮，即MIBK，二异丁基酮(DIBK)和丙酮。

显然，无论是以丙酮为原料，经过一步反应得到MIBK，还是以异丙醇为原料经一步反应得MIBK，一步法具有明显的优势。但现有一步法所使用的催化剂在为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心方面的性能还不够，需要研究开发新的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性氧化铝催化剂，其能够为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心，同时由于负载一定量的金属钯，两种活性中心相匹配，在反应过程中充分体现了异步协同作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改性氧化铝催化剂，其采用以下方法制得：采用浸渍法，将A1₂O₃于硝酸钯溶液中浸渍，经过滤、烘干、焙烧、还原后即得。

作为优选，所述硝酸钯溶液的pＨ值为1－2。

作为优选，硝酸钯溶液中Ｐd的浓度为0.1%－1.0%。

作为优选，A1₂O₃在放于硝酸钯溶液中浸渍之前，先用铌酸进行浸渍，再过滤、烘干。

作为优选，焙烧的温度为400℃。

作为优选，还原步骤中，温度为300℃，在氢气中还原。

本发明还提供了采用上述改性氧化铝为催化剂合成甲基异丁基酮的方法，其以氢气和异丙醇为原料，在上述改性氧化铝催化剂存在的条件下一步合成甲基异丁基酮。

作为优选，异丙醇和氢气的磨尔比值为2。

作为优选，合成甲基异丁基酮的温度为140℃-160℃，压力为4.0Mpa-5.0Mpa，异丙醇液体空速为1.0h^-1。

本发明的有益效果是：

提供了一种用于合成甲基异丁基酮的新的催化剂，该催化剂是经过Ｐd改性的改性氧化铝，其能够为合成MIBK提供良好的孔结构和酸碱活性中心，同时由于负载一定量的金属钯，两种活性中心相匹配，在反应过程中充分体现了异步协同作用。

附图说明

图1为醇氢比对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；

图2为温度对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；

图3为压力对异丙醇转化率和MIBK选择性的影响的曲线图；