[发明专利]一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂领域的一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂及其制备方法和应用。所述丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂，以催化剂整体重量为100份数计量，包括以下组份：a、0.5～10份选自镍或镍的氧化物的至少一种；b、0.5～10份选自钴或钴的氧化物的至少一种；c、80～99份选自经铋改性的碱式磷酸钙。本发明的催化剂制备过程相对简便，容易操控，活性组分不宜流失；本发明的催化剂不但可以生产甲基异丁基酮，还可以生产二异丁基酮，工业生产装置对市场的适应能力更强，本发明的双金属催化剂成本显著低于现有钯催化剂，具有较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，更进一步说，涉及一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲基异丁基酮，又称4-甲基-2-戊酮(英文简称MIBK)，是一种重要的溶剂和化工中间体，因其性能优异而备受关注，具有芳香酮气味，无色透明，沸点属于中等沸点，溶解力非常强，能与醇、苯、乙醚等众多有机溶剂混溶，可以用作涂料、乙基纤维素、硝化纤维、录音录像带、石蜡、多种天然或合成树脂溶剂、脱蜡剂、稀土金属萃取剂、聚合反应引发剂、表面活性剂、医药、农药萃取剂和橡胶防老剂的原料，是目前较为紧俏的精细石油化工中间体，在许多应用领域具有不可替代性，现在我国仍然每年大量进口。

就目前市场看，甲基异丁基酮主要使用丙酮为原料进行生产。根据反应过程分为三步法和一步法。因一步法具有工艺流程短、投资少、原料转化率高等优点，已经成为甲基异丁基酮的主要合成工艺路线。

丙酮三步法生产甲基异丁基酮的过程阐明了丙酮合成甲基异丁基酮的反应历程：缩合、酸催化脱水和选择加氢。随着催化技术的不断发展和进步，人们开始研究将这三种历程集于一体的多功能催化剂。德国Veba-Chemie公司于1968年率先建设一步法生产装置，其丙酮单程转化率为34.4％，MIBK选择性为96.5％。德国Veba和Taxaco两家公司选用强酸性阳离子交换树脂和对烯烃双键有加氢功能的Pd做催化剂，制备比较困难。近年来美国Mobil公司开发了Pd-NSM-5改性沸石催化剂，只需要浸渍、焙烧就可以制备。近年来，我国也开始研究和开发多功能催化剂，例如工业使用的Pd/树脂催化剂、分子筛催化剂，采用无胺法合成ZSM-5分子筛为载体，以金属Pd为活性组分，以金属铜为助催化剂组分，合成甲基异丁基酮。刘自力等采用浸渍法制备BaO/氧化铝催化剂。李红霞以HZSM-5分子筛为载体，负载Pd、Cu、Zn、Ni等多金属活性组分，在反应温度160℃、反应压力18Kg/cm²的液相反应条件下，丙酮的转化率为42.7％，MIBK的选择性高达95.6％，但是没有工业化。申延明等采用沉淀方法制备出Cu-MgO-Al₂O₃催化剂，丙酮转化率为71.7％，MIBK选择性为51％，文献没有给出催化剂寿命。

二异丁基酮(DIBK)是性能优良的高沸点溶剂和有机合成中间体，具有沸点高、相溶性好等优点，广泛应用于真空电镀、皮革涂料、医药、塑胶漆、矿物加工、化工等行业，可用作漆料、食品精制、乙烯树脂涂料和其他合成树脂涂料的溶剂，稀土金属的萃取剂，可作为分散剂用来生产有机气溶胶，可作为生产医药和农药的中间体使用。近年来，二异丁基酮的需求量持续增加，市场前景非常乐观，价格也居高不下。

纵观文献和报道，目前该领域工业化的催化剂仍然是Pd/树脂催化剂，其寿命是9～12个月，丙酮转化率较低，并且该催化剂的产物较为单一，市场灵活性差。其它催化剂尚未见工业化报道。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述催化剂活性差和成本高的问题，本发明提出一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂。具体地说涉及一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂及其制备方法和应用。

本发明目的之一是提供一种丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂。所述丙酮合成甲基异丁基酮和二异丁基酮的催化剂，以催化剂整体重量为100份数计量，包括以下组份：