[发明专利]一种液相贝克曼重排制备己内酰胺的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种液相贝克曼重排制备己内酰胺的催化剂及其制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化物载体浸入金属盐溶液中浸渍，然后干燥并煅烧；(2)将步骤(1)所得的氧化物进入酸溶解中浸渍，再干燥；(3)将步骤(2)所得的催化剂投入环己酮肟溶于溶剂中，加热至一定温度并搅拌，得到己内酰胺。本发明解决了以往的研究中采用树脂催化剂制备己内酰胺出现的选择性较低、催化剂易失活的问题。本发明操作方法简单，反应条件温和，适于规模化生产。

技术领域

本发明属于化学催化剂领域，特别涉及一种用于液相贝克曼重排制备己内酰胺的催化剂及其制备方法。

背景技术

己内酰胺是一种重要的化工原料，是合成尼龙等聚合物的重要单体。己内酰胺主要是通过环己酮肟通过贝克曼重排反应制得。贝克曼重排反应是一个由酸催化的重排反应，反应物肟在酸的催化作用下重排为酰胺。能够催化贝克曼重排的酸包括乙酸，盐酸和乙酸酐，硫酸及固体酸等。目前工业上已内酰胺合成主要是在浓硫酸或者发烟硫酸的作用下，环己酮肟发生重排反应，然后利用氨中和反应体系中的酸生成己内酰胺及副产物硫酸铵。该反应技术较为成熟，但是会产生大量的廉价硫酸铵，经济效益较差。

为解决该问题，人们研究各种酸性物质为催化剂的贝克曼重排反应工艺，希望降低己内酰胺的生产成本。经过对酸性物质的研究，人们发现除硫酸外，强酸型离子交换树脂、强酸性分子筛、离子液体、有机强酸等物质都能催化贝克曼重排反应，但均存在转化率低，产物杂质含量高等问题无法解决。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明开发出一种有机强酸及金属氧化物的催化剂体系。

本发明通过各种催化剂体系的研究与实验，发现当单独采用有机强酸作为催化剂时，重排反应过程中会发生副反应，生成大量的环己酮及己内酰胺的低聚物。这增加了后处理工艺装置的负担，并提高了己内酰胺的生产成本。而将有机强酸及金属氧化物共同负载到同一载体，能够获得良好的反应转化率及选择性。

本发明采用的金属氧化物同有机强酸复合的方法，通过在同一载体上分别进行负载，有机强酸及金属氧化物能够共同负载到载体的孔洞中，使固体催化剂了两相能够紧密接触，共同作用于反应物。有机强酸提供酸性活性位，使重排反应得以发生，氧化态的金属修饰有机强酸，使有机酸的酸性略微降低，降低的酸性对反应转化率的影响很小可以忽略不计，但却能显著的提高反应在选择性。同时，金属离子具有阻聚作用，能够有效的防止己内酰胺的聚合。

具体技术方案如下：

一种液相贝克曼重排制备己内酰胺的催化剂，其由如下方法制得：

S1：配置金属盐溶液；

S2：将氧化物载体投入步骤S1所得的金属盐溶液中浸渍；

S3：将步骤S2所得的浸渍后的催化剂前躯体干燥，煅烧；

S4：重复S2、S3步骤若干次；

S5：将步骤S3所得的催化剂前躯体投入酸溶液中浸渍；

S6：将步骤S5所得的浸渍后的催化剂前躯体干燥；

S7：重复S5、S6步骤若干次；

将S1-S7步制备得到的催化剂应用在己内酰胺的制备中，继续进行步骤S8：

S8：将步骤S5所得的催化剂投入环己酮肟溶液中，加热至一定温度并搅拌，得到产物己内酰胺。