[发明专利]一种铂/氧化铝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铂/氧化铝催化剂，所述铂/氧化铝催化剂的组分以质量百分数计包括：0.05‑1.0％的铂、0.1‑2.0％的铁、0.5‑5.0％的二氧化锗和99.35‑92.0％的氧化铝。本发明还公开了该铂/氧化铝催化剂的制备方法，以及该铂/氧化铝催化剂在固定床反应器中与N‑苯基对苯二胺和甲基异丁基酮合成防老剂4020的应用。相对于现有技术，本发明的铂/氧化铝催化剂应用条件温和，活性高，选择性高，寿命长，价格相对便宜，并且生产工艺简单、易于工业化，具有良好的应用前景及巨大的经济效益。

技术领域

本发明涉及工业催化领域，具体涉及一种铂/氧化铝催化剂及其制备方法，以及在固定床合成防老剂4020反应中的应用。

技术背景

防老剂是橡胶助剂的一个重要组成部分，对橡胶的抗臭氧、抗氧化、抗热、抗曲扰有着不可替代的作用。在对苯二胺系列众多产品中，被全世界广泛应用的是防老剂4010NA和防老剂4020。防老剂4020，又称防老剂 DMBPPD或6PPD，学名N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺，属于对苯二胺类防老剂，综合防护效果、尤其是耐久性良好，是目前防老剂的主导产品，它广泛应用于飞机、汽车及自行车的轮胎、胶带工业、电缆工业、防水工程等橡胶制品中，是高效多功能低毒产品。

防老剂4020可由原料N-苯基对苯二胺(RT培司)和甲基异丁基酮 (MIBK)在催化剂作用下，进行加氢脱水反应制备得到。此加氢还原烷基化反应也可由两步反应完成。第一步：RT培司和MIBK脱水缩合生成亚胺，第二步：生成的亚胺经催化还原反应，生成产物防老剂4020。

在加氢还原烷基化制备防老剂4020反应中，存在的主要副反应为原料加氢生成相应的醇、原料或者产物的氢解、苯环加氢引起过高反应温度导致生成的焦油等，因此对催化剂的选择性要求非常高，催化剂的活性、选择性和寿命性能是关系合成得到4020防老剂的品质和成本的关键。

目前工业上一般采用一步法生产防老剂4020，主要采用铜基催化剂、贵金属催化剂于固定床反应器或间歇釜式反应器中进行。专利CN101204658B 公开了一种用于还原烷基化制备防老剂4020的Cu-Zn/Al₂O₃催化剂的制备方法，其主要采用铜基催化剂于固定床反应器中进行，该专利的提出达到了抑制了发生脂肪酮加氢的副反应、避免了传统沉淀法催化剂制备工艺中存在的环保问题，并且减少洗涤用水量的功效。但铜基催化剂需要高温、高压反应条件，这会造成苯环的加氢和C-N键的断裂等副反应，增加了副产物的生成速率，造成催化剂的选择性不理想，大量的MIBK被加氢还原成对应的醇 MIBA，反应后MIBA占MIBK与MIBA总量的9.3～97.4％，这造成了原料的浪费和成本的提高。虽然铜系催化剂采用固定床反应，操作工艺简单，但是由于铜基催化剂中极少量铜由于催化剂粉化而会流失进入到防老剂4020中，产品质量不高。专利CN106554286A公布一种贵金属催化剂连续制备对苯二胺类防老剂的方法，采用固定床反应器，贵金属为铂或钯，贵金属进行硫化处理，载体为活性炭、二氧化硅、氧化铝，但是该专利技术贵金属催化剂需要硫化，对环境产生污染。中国专利CN1202073C及CN1207265C公开的制备4-氨基二苯胺的方法，均采用间歇釜式反应器，采用镍系或贵金属催化剂。贵金属催化剂采用间歇釜式反应，催化剂贵金属负载量偏高，大部分需要硫化处理，间歇反应操作比较繁琐，批次间易出现波动。也有专利公布了利用贵金属催化剂的固定床反应工艺，由于防老剂4020合成反应对催化剂的要求苛刻，常规的贵金属催化剂并不能满足高活性和高选择性的要求，随着我国汽车工业的发展，市场急需能够满足工艺生产要求的成本较低的性能优良的固定床合成防老剂4020的加氢催化剂。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了可满足工业需求的用于制备防老剂4020的铂/氧化铝催化剂，另一方面，本发明还提供了所述铂/氧化铝催化剂的制备方法，以及铂/氧化铝催化剂在制备防老剂4020中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：