[发明专利]一种采用三元复合金属催化氧化制备过氧化氢异丙苯的方法

说明书

本发明公开了一种采用三元复合金属催化氧化制备过氧化氢异丙苯的方法，包括以下步骤：将原料异丙苯和复合金属氧化物催化剂La₂O₃‑CuO‑MgO加入到反应器中混合，待温度升到所需反应温度时加入引发剂，然后在常压条件下，连续通入氧气进行搅拌鼓泡反应，反应结束后，分离过氧化氢异丙苯和催化剂。本发明制备的复合金属氧化物催化剂不仅碱性强、碱中心密度高，且分散性能较好；反应条件温和，可在低温、常压下进行，合成方法简单且价格便宜；采用其催化剂催化异丙苯氧化的转化率较高，过氧化氢异丙苯的收率相对较好，并且可循环使用，对设备腐蚀较小，工艺简单易操作，适用于工业应用。

技术领域

本发明公开了一种采用三元复合金属催化氧化制备过氧化氢异丙苯的方法，属于过氧化氢异丙苯制备技术领域。

背景技术

烃类的液相氧化对工业、经济有着巨大的作用，可以将石油烃类转化成为石油化工业的重要有机化学品。比较有影响力的例子有对二甲苯氧化成对苯二甲酸、环己烷氧化为环己烷过氧化氢、环己醇和环己酮、异丙苯转化为过氧化氢异丙苯(CHP)等。其中，CHP就是制备苯酚的重要中间体，目前全世界大约95％的苯酚都是采用异丙苯氧化生产所得。异丙苯氧化法是生产苯酚的主要工艺之一，以氢氧化钠等碱性无机物为催化剂，用空气将异丙苯氧化成CHP，在酸作用下将CHP分解成苯酚与丙酮。CHP除用于合成苯酚外，还广泛应用于烯烃环氧化试剂及链式自由基反应的起始剂，橡胶硫化的促进剂，CHP还常用与合成过氧化二异丙苯(DCP)，而DCP则是一种用途及其广泛的精细化学品。氧化法以其原子经济性和绿色化正成为更多酚类化学品生产技术的发展方向。随着苯酚工业的进一步发展和应用范围的不断扩大，CHP的需求量逐年上升。

异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯是一个液相、自由基链式反应。其反应机理涉及链引发、连传递和链终止三个反应阶段。由于异丙苯氧化反应中常伴有有机酸的生成，易促进过氧化氢异丙苯分解，导致产率下降，同时过氧化氢异丙苯分解生成的少量苯酚抑制氧化反应的进行。因此，在早期的研究中常加入一定量的稀Na₂CO₃或NaOH溶液，中和反应过程中生成的酸，从而减少过氧化氢异丙苯的分解，同时苯酚对氧化反应的抑制作用也被减弱，促进反应的进行。碱不仅起到中和剂的作用，也有一定的催化作用。

氧化法在生产酚类过程中主要存在两个问题：一是反应速率低，耗时和设备投资大；二是收率差，难以推广到多元酚的生产上。开发能够提高异丙基芳烃过氧化氢收率的催化剂是解决这些问题的关键。

马永祥等考察了碱金属和碱土金属的硬脂酸盐对异丙苯氧化的催化作用，研究发现单一的碱金属硬脂酸盐也能够缩短诱导期，加快反应速率，但是反应需要较高的温度，仍需进行复杂的尾气和废液处理，且催化剂分离较难，且难以重复使用；Maksimov.Y.V等研究了熔胶-凝胶法制备的Fe-O/ZrO₂、Fe-O/TiO₂、Fe-O/Al₂O₃等复合氧化物对异丙苯的催化氧化性能，此类过渡金属复合氧化物催化剂易分离，并可循环使用，活性较高，但对过氧化氢异丙苯产物的选择性较低，且苯乙酮、α,α-二甲基苄醇等副产物较多。因此，针对异丙苯氧化反应，开发具有高活性、高收率和高稳定性的环境友好的催化体系，并且使氧化反应在常压和较低反应温度下进行具有重要的工业应用价值。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用三元复合金属催化氧化制备过氧化氢异丙苯的方法，其中使用的三元复合金属氧化物催化剂对设备腐蚀小，经过滤就可与目标产品分离，且无需酸中和处理，从而大大减小了对环境的危害。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用三元复合金属催化氧化制备过氧化氢异丙苯的方法，包括以下步骤：