[发明专利]一种用于异丁醛氨化合成异丁腈的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，公开了一种用于异丁醛氨化合成异丁腈的催化剂及其制备方法和应用，本发明先将高岭土并进行酸改性，使其去除杂质，比表面有较大的提升，再通过双沉淀法，以酸改性高岭土为载体，将Cu₂O‑SnO₂依次负载在载体上，且分布沉淀可使金属氧化物分布均匀，最终制备的Cu₂O‑SnO₂/高岭土具有高稳定性，高活性，符合工业化生产要求。应用后，异丁醛转化率达到96％以上，异丁腈的选择性达到98％以上。合成得到的新催化剂用于异丁醛氨化合成异丁腈(IBN)中，能显著改善催化剂活性，提高异丁腈的收率，降低催化反应问题，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种用于制备异丁腈(IBN)反应Cu₂O-SnO₂/高岭土催化剂制备方法，该催化剂用于异丁醛氨化合成异丁腈。

背景技术

异丁腈(IBN)又叫异丙基氰，属于剧毒物，是异丁醛下游产品之一。异丁腈可以用作医药中间体，在农药上主要用于合成有机磷杀虫剂二嗪磷的中间体(2-异丙基-4-甲基-6-羟基嘧啶)，是合成高效低残留低毒的地亚农的主要原料。也用于生产丙烯酸树脂的添加剂。

异丁腈合成路线有很多种，常见的有以异丁醇为原料、以异丁醛为原料、以丙酮为原料、以异丁胺为原料等，目前工业上主要以异丁醇或异丁醛为原料制备异丁腈。山东化工研究所采用异丁醇一步法氨化合成异丁腈，采用的催化剂是ZnO-粘土，异丁腈收率可以达到94％以上，但是催化剂机械强度较差，未能达到工业化标准。专利CN1254616A中是以ZnO为主体，以氧化铝或硅藻土为助剂的催化剂，当助剂为硅藻土时，异丁腈的收率能达到92％，机械强度高，稳定性好，基本符合工业化要求，但该催化剂用于异丁醇直接制备异丁腈，其中未涉及异丁醛原料的反应。其中华东理工大学施百先等采用异丁醛工艺，催化剂为ZnO/Al₂O₃，在常压，反应温度450～475℃条件下，异丁醛转化率99％以上，异丁腈选择性92％。目前以异丁醛氨化合成异丁腈的工艺中，应用较多且成熟的催化剂即为含有ZnO或含Al₂O₃的催化剂。但该催化剂应用时，需要较高的催化反应问题，反应条件苛刻，且高温也不利于产物的性能的稳定。

随着精细化工的发展，多相催化剂逐渐取代均相催化剂，意味着需要新的催化材料。所以，如何得到一种新催化剂，该催化剂不能显著提高异丁醛烷合成异丁腈(IBN)的收率、催化活性稳定性和机械强度，而且降低催化反应活性，达到工业化标准是本发明所要解决的技术问题。

本发明是采用双沉淀法制得Cu₂O-SnO₂/高岭土，该催化剂使用后，使异丁醛转化率达到96％以上，异丁腈的选择性达到98％以上，该催化剂合成工艺简单易得，催化剂转化率高，选择性好，机械强度高，可以适应工业化要求。高岭土晶体化学式2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，属于一种1:1型层状硅酸盐粘土，于AlO₂(OH)₄具有八面体和SiO₄具有四面体在片层结构上的不对称性，特殊多孔结构，吸水性高，比表面积大，经过酸改性的。高岭土杂质去除，比表面也有较大的提升，是一种良好的载体。采用双沉淀法能使Cu₂O-SnO₂更加均匀的负载，催化活性高，还能显著降低催化反应稳定。

发明内容

本发明为了克服载体氧化铝微孔结构和扩散限制，提供了一种新催化剂的制备方法。该催化剂是先对高岭土进行酸改性，再通过双沉淀法Cu₂O-SnO₂均匀的负载在高岭土。将其用于催化异丁醛氨化合成异丁腈(IBN)中，能显著提高异丁醛的转化率，提高异丁腈(IBN)的收率。