[发明专利]用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及精细化工领域，公开了一种用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂包括载体以及负载在所述载体上的烷基磺酸盐，其中，所述载体为超大孔硅胶，所述超大孔硅胶的比表面积为200‑400msupgt;2/supgt;/g，孔体积为0.8‑2mL/g，孔径呈双峰分布，第一最可几孔径为1‑5nm，第二最可几孔径为20‑50nm。该催化剂用于甲基丙烯酸酯化反应，能够得到更高的甲基丙烯酸转化率和甲基丙烯酸甲酯选择性。

技术领域

本发明涉及精细化工领域，具体地，涉及一种用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

作为一类重要的有机化工产品和有机化工原料，甲基丙烯酸甲酯(MMA)的工业生产水平及生产能力对我国的化工行业发展具有重要影响。近年来，国内外MMA的需求增长，应用领域在不断拓宽，推动着MMA行业的快速发展。目前，国内的甲基丙烯酸甲酯生产技术还在起步阶段。开发具有自主知识产权的甲基丙烯酸酯化催化剂和配套工艺是我国MMA生产行业面临的发展需求。

酯化催化剂是MMA生产的核心技术。对于甲基丙烯酸与甲醇的酯化反应而言，以硫酸、磷酸、硼酸等无机酸作为催化剂的传统生产工艺逐渐被淘汰，以对苯甲磺酸等有机酸作为催化剂也存在环境污染严重、选择性低、产品难以分离的缺点。比较而言，用于多相反应的酯化催化剂是当前比较活跃的研究领域。最新的报道中，研究人员不断尝试将酸性树脂、有机锡化合物、稀土固体超强酸、路易斯酸等催化剂用于羧酸酯的合成中，均取得了有意义的实验结果。目前，工业上普遍使用酸性阳离子交换树脂进行甲基丙烯酸甲酯的生产，阳离子交换树脂在酯化反应中表现出稳定性好、选择性高、成本较低、易于分离等优点。但是阳离子交换树脂本身耐热性差(一般不高于250℃即会分解)、比表面积和孔体积较小，而且阳离子交换树脂易溶胀，作为酯化催化剂的反应活性较差、酯收率偏低。路易斯酸催化剂因活性高、选择性好、反应条件温和而受到人们重视，但普通路易斯酸在水中不稳定，易与水反应而失活。路易斯酸与表面活性剂结合而形成的盐由于其不易发生水解而称之为绿色路易斯酸，它在有机合成中的催化作用受到越来越多的重视。随着MMA的需求日益增强，采用绿色环保工艺合成甲基丙烯酸甲酯前景广阔。

因此，对研究人员来说，开发性能优异的酯化催化剂，提高反应效率、抑制副产物生成是未来的重要工作方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前甲基丙烯酸甲酯生产过程中甲基丙烯酸转化率不高、甲基丙烯酸甲酯收率较低的问题，提供了一种用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂用于甲基丙烯酸酯化反应，能够得到更高的甲基丙烯酸转化率和甲基丙烯酸甲酯选择性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂，其中，所述催化剂包括载体以及负载在所述载体上的烷基磺酸盐，其中，所述载体为超大孔硅胶，所述超大孔硅胶的比表面积为200-400m²/g，孔体积为0.8-2mL/g，孔径呈双峰分布，第一最可几孔径为1-5nm，第二最可几孔径为20-50nm。

本发明第二方面提供了一种前述所述的催化剂的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

(1)将超大孔硅胶与烷基磺酸钠和水混合，得到混合物；

(2)将金属盐的水溶液与所述混合物中进行接触反应，得到生成物；

(3)将所述生成物过滤、洗涤、干燥处理，得到酯化催化剂。

本发明第三方面提供了一种前述所述的催化剂在酯化合成反应中的应用，其中，所述酯化合成反应包括：将甲基丙烯酸和甲醇与所述催化剂进行接触反应。

通过上述技术方案，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)本发明所提供的用于甲基丙烯酸甲酯合成反应的催化剂孔径大、孔体积大，在甲基丙烯酸与甲醇的酯化反应过程中有助于原料和产物分子的扩散。