[发明专利]一种用于烯醛一步法合成异戊二烯的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于烯醛一步法合成异戊二烯的催化剂，化学式为：Nb_mP_nCa_aB_b/M；其中，m为0.03；n为1.58；a为0.0088～0.025；b为0.0033～0.08；M为载体。本发明制备的催化剂用于烯醛一步法合成异戊二烯时，能够同时保证缩合反应兼具较高的转化率和较高的选择性。其次，与其他铌磷催化剂相比，所制备的催化剂是采用浸渍法的负载型催化剂，大量减少了金属铌的用量，大幅降低成本。最后，与活性较为优异的铬磷催化剂相比，避免了金属铬的使用，更加环保。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种用于烯醛一步法合成异戊二烯的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着20世纪汽车工业、国防、农业等的迅猛发展，对橡胶的需求也日益增长，由于天然橡胶产量受到气候等因素的制约，用合成橡胶替代天然橡胶资源成为必然趋势。

其中，顺-1,4-聚异戊二烯又称合成天然橡胶，它有着与天然橡胶相同的分子结构，是性能最佳的合成橡胶之一，可以替代天然橡胶。因此合成顺-1,4-聚异戊二烯的原料单体异戊二烯的资源开发也越来越重要。

现有技术中，异戊二烯主要通过烯醛缩合反应制得。烯醛缩合反应又分为两步法和一步法。两步法是甲醛和异丁烯在70～100℃条件下，首先反应生成4,4-二甲基-1,3-二氧六环，然后4,4-二甲基-1,3-二氧六环在250～280℃下裂解生成异戊二烯；一步法是以甲醛和异丁烯(或MTBE)为原料，在200～300℃条件下直接脱水缩合生成异戊二烯。由于一步法流程短，分离简单，副反应少，产品质量高，因此，该工艺有良好的发展前景。

在一步法制备异戊二烯的过程中，反应的转化率和选择性对于产物的收率起着决定性作用。这就需要高效的催化剂来提高反应的转化率和选择性。然而目前的催化剂不能保证缩合反应同时具有较高的转化率和较高的选择性，以异丁烯为标准，反应转化率达到10％以上，选择性就很难达到75％以上，以甲醛为标准，反应转化率达到75％以上，选择性就很难达到60％以上。

甚至有的催化剂，在制备过程中需要使用的活性组分价格昂贵，用量大，限制了工业应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于烯醛一步法合成异戊二烯的催化剂及其制备方法，所制备的催化剂用于烯醛一步法合成异戊二烯时，同时具有较高的转化率和选择性。

本发明提供了一种用于烯醛一步法合成异戊二烯的催化剂，化学式为：

Nb_mP_nCa_aB_b/M；其中，

m为0.03；

n为1.58；

a为0.0088～0.025；

b为0.0033～0.08；

M为载体。

优选的，a为0.0088～0.02，b为0.033～0.066。

优选的，所述载体为二氧化硅、三氧化二铝和分子筛中的任意一种或几种。

本发明还提供了一种上述催化剂的制备方法，包括：

A)提供载体；

B)将含Nb化合物、Ca的磷酸盐、磷酸和硼酸按比例配置溶液，并与所述载体混合、浸渍负载，得到负载活性组分的载体；

C)将步骤B)得到的负载活性组分的载体进行静置、干燥、焙烧处理，得到催化剂。

优选的，所述步骤A)具体为：