[发明专利]一种合成蒽醌催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合成蒽醌催化剂及其制备方法。催化剂包括卤代烷氧基硅烷改性酸性分子筛、季铵盐阳离子和钼或钨多酸盐阴离子，以催化剂质量百分含量为基准，硅烷化酸性分子筛为70wt%~80wt%，季铵盐阳离子为5wt%~10wt%，钼和/或钨多酸盐阴离子1wt%~10wt%；钼和/或钨负载量以元素计为0.5wt%~7wt%。制备方法如下：先将卤代烷氧基硅烷接枝于酸性分子筛表面，卤代烷氧基硅烷与有机胺进行季铵化反应，将季铵盐负载到所述酸性分子筛上，然后钼和/或钨多酸盐与季铵盐进行复分解反应得到的。蒽的烷基化、2‑烷基蒽的氧化反应均可以通过该催化剂得以实现，催化剂再生后可循环使用，不产生废弃物，具有催化效率高、环境友好、条件温和以及生产成本低等特点。

技术领域

本发明涉及合成蒽醌催化剂及其制备方法，具体涉及的是一种使用分子筛负载型双功能催化剂及其制备方法。

背景技术

烷基蒽醌是重要的精细化工品，主要品种有2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-戊基蒽醌、2-叔戊基蒽醌和2-叔丁基蒽醌等。烷基蒽醌主要用于生产双氧水的载体材料，还可用于染料中间体、纸浆的蒸解助剂、印染工业中的拔染助剂等。近年来，伴随着HPPO技术的推广，以及下游造纸、已内酰胺、污水处理方面对双氧水的需求，双氧水作为一种绿色的无机化工原料在国内外的需求量增长迅速，而目前国内双氧水总生产能力不能满足市场需求的快速增长。现有企业主要通过蒽醌法固定床加氢技术生产双氧水，然而目前文献上报道的苯酐酰化-脱水法生产2-烷基蒽醌的工艺存在生产成本高、对环境污染和设备腐蚀严重等问题。受环保法规的限制，该方法已经不适合2-烷基蒽醌的绿色化工生产要求，因此急需开发绿色的2-烷基蒽醌生产新工艺。

通过蒽的烷基化-氧化的方法制备2-烷基蒽醌在文献中少有报道。美国专利US3953482中公开了以质量分数为35%的盐酸为催化剂、60%的H₂O₂为氧化剂的2-烷基蒽醌制备方法。该方法以高浓度的双氧水为氧化剂，在大规模工业化生产中存在安全隐患，此外以盐酸为催化剂同样存在对设备的腐蚀问题。中国专利CN107602368中公开了一种蒽与异戊烯烷基化、2-戊基蒽氧化制备2-戊基蒽醌的方法，该方法使用一种Mg-MWW分子筛为烷基化催化剂、γ-Al₂O₃负载过渡金属氧化物为氧化催化剂，该方法使用两种固体催化剂，存在操作过程繁琐、固体催化剂对2-戊基蒽醌产品吸附现象严重的问题。此外，应用该方法生产2-戊基蒽醌收率低（30%），因此在工业生产中不具备经济性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种合成蒽醌催化剂及其制备方法，该催化剂为分子筛负载型有机金属多酸盐催化剂，蒽的烷基化、2-烷基蒽的氧化反应均可以通过该催化剂得以实现，催化剂通过再生可循环使用，不产生废弃物，具有工艺简单、催化效率高、环境友好、条件温和以及生产成本低等特点。

本发明的合成蒽醌催化剂，包括卤代烷氧基硅烷改性酸性分子筛、季铵盐阳离子和钼或钨多酸盐阴离子，以催化剂质量百分含量为基准，硅烷化酸性分子筛为70wt%~80wt%，季铵盐阳离子为5wt%~10wt%，钼和/或钨多酸盐阴离子1wt%~10wt%；钼和/或钨负载量以元素计为0.5wt%~7wt%，优选3wt%~7wt%。

本发明的合成蒽醌催化剂，是先将卤代烷氧基硅烷接枝于酸性分子筛表面，卤代烷氧基硅烷与有机胺进行季铵化反应，将季铵盐负载到所述酸性分子筛上，然后钼和/或钨多酸盐与季铵盐进行复分解反应得到的。

本发明的合成蒽醌催化剂中，酸性分子筛为H ZSM-5，Hβ，HY，H MCM-41，H SBA-15,H SAPO-34中的一种或多种，优选H MCM-41、Hβ或HY，更优选为H MCM-41。