[发明专利]催化合成异戊二烯的方法及所用催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成异戊二烯的方法，特别涉及一种催化合成异戊二烯的方法及所用催化剂的制备方法。

背景技术

异戊二烯结构是典型的共轭双键，化学性质活泼，主要用于生产异戊橡胶，也是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物（SIS）和丁基橡胶的第二单体。此外，异戊二烯还广泛应用于农药、医药、香料、喷雾剂及粘结剂等方面。随着乙烯工业的快速发展和对合成橡胶、合成树脂的需求增大，异戊二烯作为一种重要的化工原料，其生产技术及利用受到世界各国的普遍重视。

专利US4092372制备了一种催化剂可用于异丁烯和甲醛一步法催化合成异戊二烯，此催化剂包含Ag⁺、Al₂O₃、SiO₂和B、Ti、Sn、Pb、P的氧化物，应用于异丁烯和甲醛合成。此生产工艺的缺点为反应选择性取决于异丁烯在水相中的溶解度，同时反应体系需维持一定的酸性，反应过程中产生一定量的水，需要不断将水和低沸点的物质蒸出反应体系，以确保反应向正反应进行。

专利US3480688以带支链的6个碳烯烃为原料合成异戊二烯，由于2-甲基-1-戊烯、4-甲基-2-戊烯、4-甲基-1-戊烯和2,3-二甲基-2-丁烯裂解合成异戊二烯的收率（30～40%）很低，故第一步需将支链的6个碳先异构化，生产异戊二烯的前驱体3-甲基-2-戊烯，最后3-甲基-2-戊烯在550～1100℃温度下裂解合成异戊二烯。这种工艺较为复杂需两种催化剂、操作温度高，且异戊二烯收率低。

专利US2982795以异戊烷为原料合成异戊二烯的工艺分两步，第一步异戊烷在Al₂O₃和MgO的催化作用下脱氢，催化剂中可掺杂少量第四、五和六主族的金属氧化物提高其活性；第二步在含有少量铁、铬氧化物的钾化合物的催化作用下，异戊烯脱氢生成异戊二烯。

发明内容

本发明的目的为提供一种催化合成异戊二烯的合成方法和所用催化剂的制备方法。以V-Pd-Mg为活性组分，γ-Al₂O₃为载体，苯或甲苯为溶剂，在加热、搅拌的条件下催化合成异戊二烯。本发明主要解决了现有技术中存在的工艺复杂、反应条件苛刻、生产成本高等问题，提供了一种反应条件温和、工艺安全简单、生产成本低的异戊二烯合成方法。

本发明的技术解决方案如下：

用于合成异戊二烯的催化剂的制备方法，步骤如下：

（1）首先将Y-Al₂O₃在300～350℃下焙烧4～7h，脱除Y-Al₂O₃中物理吸附的杂质；

（2）将处理后的Y-Al₂O₃浸渍在质量浓度为0.5～2%的四氯合钯酸水溶液中24～48h，过滤，用蒸馏水清洗滤饼5～20min，再将滤饼浸泡在浓度为0.3～0.8%的NaOH溶液中20～50min，过滤，80～130℃干燥4～24h，最后置于马弗炉中350～450℃下焙烧3～12h即得样品Pd-Al₂O₃；

（3）将所得的Pd-Al₂O₃浸渍在质量浓度为3～6%的干基钒水溶液中24～48h，过滤，用蒸馏水清洗滤饼5～30min，70～180℃干燥4～24h，最后置于马弗炉中350～450℃下焙烧2～12h即得Pd/V-Al₂O₃；

（4）将所得的Pd/V-Al₂O₃浸渍在质量浓度为1.5～5%的硝酸镁水溶液中12～36h，过滤，用蒸馏水清洗滤饼2～60min，60～200℃干燥2～30最后置于马弗炉中400～450℃下焙烧2～24h得Pd/V/Mg-Al₂O₃催化剂。

用本发明的催化剂合成异戊二烯的方法，其特征是步骤如下：

（1）将戊烷、催化剂Pd/V/Mg-Al₂O₃和溶剂苯或甲苯加入高压釜搅拌，以2～20℃/min的速率加热至400～450℃后，反应2.5～4.0h；

（2）反应结束后，冷却至10℃以下，通过高压釜放空管将产生的氢气排出；