[发明专利]一种生产2-甲基-2-丙胺的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生产2‑甲基‑2‑丙胺的催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂由复合分子筛‑粘结剂‑改性元素组成，其中催化剂中复合分子筛占65～90wt％，粘结剂占9.8～33wt％，改性元素含量为0.2～2.0wt％。基于复合分子筛不同晶相间的协同作用呈现出独特的胺化反应活性。与现有技术相比，本发明具有催化剂活性高、反应温度低、反应压力低、目的产物选择性高的特点，大幅提升了过程的经济性。

技术领域

本发明属于精细化工中间体生产技术领域，具体涉及一种生产2-甲基-2-丙胺的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

2-甲基-2-丙胺是一种重要的化工中间体，广泛应用于橡胶硫化促进剂、农药、医药、有机合成、表面活性剂等诸多领域。传统的2-甲基-2-丙胺生产方法，通常反应介质/反应过程或催化剂存在强酸、强碱，三废排放较多，严重腐蚀设备，对环境污染较为严重，此外Ritter法生产2-甲基-2-丙胺过程还使用剧毒的氰化物原料。近年来发展的2-甲基丙烯直接胺化生产2-甲基-2-丙胺的方法具有原子经济和无三废排放的优点，但先期开发的直接胺化法反应条件苛刻、原料转化率低：如BASF工艺在超临界条件下进行，反应压力达30MPa，对设备要求高且能耗大；《石油化工》2005,34(10)948～953报道的催化剂在所使用的条件下，原料转化率低于3.1％；其它开发者所报道的直接胺化方法同样存在反应压力高、原料单程转化率较低的不足。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种甲基丙烯直接胺化生产2-甲基-2-丙胺的催化剂及其制备方法和应用，与现有技术相比，本发明具有催化剂活性高、反应温度和反应压力低、原料转化率和目的产物选择性高的特点，大幅提升了过程的经济性

本发明提供一种生产2-甲基-2-丙胺的催化剂，所述催化剂由复合分子筛-粘结剂-改性元素组成，其中催化剂中按重量百分比复合分子筛占65～90wt％，粘结剂占9.8～33wt％，改性元素含量为0.2～2.0wt％；所述复合分子筛为具有两相结构的十元环或十二元环复合分子筛，所述粘结剂为氧化铝或二氧化硅，所述改性元素为稀土元素。

所述复合分子筛为同时具有两相结构的EUO/MFI、EUO/MEL、MOR/MFI、MOR/MEL、MFI/MWW复合分子筛之一种或多种，所述复合分子筛硅铝摩尔比30～120；复合分子筛中两种晶相的重量比例为2:98～98:2。

上述一种生产2-甲基-2-丙胺的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将复合分子筛、改性元素前体、粘结剂前体按其干基重量比例(65～90):(0.2～2.0):(9.8～33)的比例混合均匀，加入占总干基重量1.0～3.5％的助挤剂、占总干基重量0～8.0％的扩孔剂和占总干基重量0～15.0％的硝酸后混捏均匀，挤条成型，干燥，480～560℃焙烧2～6小时；

(2)用铵盐/无机酸水溶液作为交换剂，对成型后样品进行离子交换，450～540℃焙烧2～4小时后制成氢型分子筛催化剂；

(3)将上述催化剂，在450～560℃的温度下，用水蒸汽/氨水蒸汽处理0.5～20小时，用氨水处理时，氨水的质量百分比浓度为0.2～3％；

所述改性元素前体为La、Ce之至少一种的硝酸盐或可溶性盐，所述粘结剂前体为拟薄水铝石、铝溶胶、硅溶胶、硅铝复合溶胶中的至少一种；

所述所述助挤剂选自田菁粉、甲基纤维素、淀粉、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种，其加入量为总干基重量的1.0～3.5％；

所述扩孔剂选自柠檬酸、草酸、马来酸、苹果酸、甘油、硬脂酸的至少之一种，其加入量占总干基重量0～8.0％。

所述催化剂应用于甲基丙烯和氨直接胺化生产2-甲基2-丙胺，其反应条件为：反应温度180～280℃、1.0～15.0MPa、氨烯(氨气/甲基丙烯)摩尔比1.0～6.0、烯烃空速0.2～2.5h^-1。