[发明专利]丙酮一步法制备甲基异丁基酮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙酮一步法制备甲基异丁基酮的方法。

背景技术

甲基异丁基酮MIBK是丙酮衍生物中最重要的产品之一。作为中沸点的优良溶剂，在涂料、油漆、石油脱蜡、合成纤维、农药、医药等工业部门用途广泛。MIBK与常用的溶剂相比(如丙酮、醋酸乙酯、环己酮、甲乙酮等)相比，具有挥发度低、相容性好、无毒等特点。因其具有良好的溶解性和与其他溶剂极好的互溶性及适宜的沸点，广泛地用作生产高档涂料的溶剂。随着汽车工业以及高档涂料的迅猛发展，对MIBK的需求不断增加。

目前MIBK的生产方法主要是丙酮一步加氢法。由丙酮加氢生产MIBK的反应过程如下:丙酮(AC)首先发生缩合反应，生成二丙酮醇(DAA)，DAA在酸性催化剂作用下发生脱水反应生成异丙叉丙酮(MO)，MO再在加氢金属催化剂的作用下进行加氢反应生成MIBK。生成的MIBK又可以与丙酮进一步缩合反应生成二异丁基酮(DIBK)。该过程产生的副产物主要是丙酮加氢生成的异丙醇，MO缩聚生成的三甲苯(TMB)和异佛尔酮，以及MIBK加氢生成的甲基异丁基甲醇(MIBC)和2-甲基戊烷(2-MP)。

目前工业应用的催化剂主要是Pd/树脂催化剂。这类催化剂是最早用于丙酮一步法合成MIBK，如文献US3953517所述。该类催化剂的优点是生产技术成熟，转化率、选择性也较好；缺点是耐温性能较差，磺酸根易脱落，钯容易流失，操作条件的控制要求苛刻，催化剂稳定性性差，催化剂寿命较短。文献CN1101269C公开一种树脂载体的改性方法，该催化剂采用离子交换树脂作为载体，在载钯前进行了溶剂抽提和净化处理，以金属钯为活性金属，其含量为0.1～0.6wt.％。该催化剂克服了现有催化剂在运转初期磺酸根流失较大的缺陷，减轻了对设备的腐蚀。然而此方法增大了催化剂的制备流程，提高了催化剂的成产成本。

除了树脂外，氧化铝或分子筛等无机载体负载的金属催化剂也被应用于合成MIBK。文献CN101830787A公布了Pd负载在混合氧化物载体上(Pd/MgO-Al₂O₃-ZrO₂)的催化剂，该催化剂由类水滑石化合物制得，然而MIBK的选择性较低。文献CN102190568A则使用Pd-Ca/Al₂O₃催化剂用于制备MIBK。文献CN1120750C使用了ZSM-5负载Pd用于MIBK的合成，文献CN1034476C则掺杂了金属Cu来降低Pd/ZSM-5中Pd的含量。文献CN1218921C将Pd负载与ZrO₂之上，其中Pd含量为0.5wt％，氢酮摩尔比为2，主要产物是二异丁基酮。文献CN102698761A和CN102416325A则使用了负载在混合氧化物(Al₂O₃、ZnO和碱土金属氧化物)载体上的Ni和Ni-Cu催化剂用于MIBK的制备。文献CN1069674A在丙酮合成MIBK中使用了Pd/分子筛催化剂，该催化剂的缺点是生产工艺路线长，方法繁琐，造成MIBK生产成本较高。文献CN1255404A采用改性A1₂O₃和碳酸钙为复合载体负载金属钯，该催化剂优点是不含树脂，适应温度范围广泛，稳定性好，抗钯流失能力强，使用寿命长，但存在丙酮转化率和MIBK选择性较低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在使用的催化剂生产成本高，钯容易流失和稳定性差的问题，提供一种新的丙酮一步法制备甲基异丁基酮的方法。该方法具有产物选择性高，催化剂稳定的特点。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种丙酮一步法制备甲基异丁酮的方法，以丙酮和氢气为原料，在反应温度100～250℃，反应压力0.5～4.0MPa，氢气/丙酮摩尔比0.1～2，丙酮重量空速1～10小时^-1条件下，原料与催化剂接触合成甲基异丁基酮；其中，所述催化剂以重量百分比计，包括以下组份：

a)0.1～1％的金属活性组分；

b)40～90％的有机硅微孔沸石；

c)10～60％的粘结剂；