[发明专利]一种丙烯酸催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丙烯酸催化剂及其制备方法。该催化剂由无水磷钨酸或无水磷钼酸作为活性组分，SiO₂气凝胶作为载体组成，其中所述活性组分占催化剂总质量的10～30wt％，粒度为20～40目。制备方法是：将水合磷钨酸或水合磷钼酸加入蒸馏水至完全溶解，将所得溶液加入到SiO₂气凝胶中浸渍，室温下搅拌至浸渍完全，蒸发去除多余的水分，110～130℃干燥，研磨，350～550℃焙烧，压片，分筛。该催化剂环境友好，既能保持低温高活性、高选择性的优点，具有较好的催化活性以及较高的选择性；制备方法工艺简单、快速且在催化剂具有高负载量的情况下沉积前驱体的能力强，适合大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸催化剂及其制备方法和应用，属于有机催化领域。

背景技术

丙烯酸及其酯具有不饱和双键，因此它是一种重要的有机合成中间体。它可以广泛应用于高分子产品，例如作为生产水溶性丙烯酸酯涂料、高吸水性树脂(SAP)，以及生产粘合剂、洗涤剂、纤维的原料。合成丙烯酸的方法包括乙炔羰基化法、甘油氧化脱水化法、丙烯氧化法。其中，丙烯氧化法的技术在各国的工业化生产中得到了广泛的应用。然而，丙烯作为丙烯酸生产的原料价格昂贵并且丙烯是从原油中提取的。因此丙烯氧化法合成丙烯酸工艺成本高。另一方面，由于醋酸和甲醛是可容易获得的，且醋酸和甲醛主要来自煤化工产品，符合我国煤多油贫的国情，因此利用醋酸与甲醛的羟醛缩合反应合成丙烯酸可以降低生产成本。但是目前用于甲醛与醋酸合成丙烯酸及其酯所用催化剂的制备工艺复杂，成本高，并且有些催化剂的收率低。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种丙烯酸催化剂。具体的技术方案如下：

一种丙烯酸催化剂，由无水磷钨酸或无水磷钼酸作为活性组分，SiO₂气凝胶作为载体组成，其中所述活性组分占催化剂总质量的10～30％，粒度为20～40目。

本发明的目的之二是提供所述丙烯酸催化剂的制备方法。具体的技术方案如下：

所述丙烯酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：按照无水磷钨酸或无水磷钼酸的质量占催化剂总质量的10～30wt％，称取水合磷钨酸或水合磷钼酸、SiO₂气凝胶，将水合磷钨酸或水合磷钼酸加入蒸馏水至完全溶解，将所得溶液加入到SiO₂气凝胶中浸渍，室温下搅拌至浸渍完全，然后蒸发去除多余的水分，将所得产物在110～130℃干燥18～36h，研磨，350～550℃焙烧2～5h，7～10MPa的压力压片，20～40目分筛，获得所述丙烯酸催化剂。

优选地，所述水合磷钨酸或水合磷钼酸与蒸馏水的质量体积比为60～90g:1L。

优选地，所述室温下搅拌的时间为3～6h。

优选地，所述干燥的过程中，所述产物表面干燥以前需不断搅拌。

本发明的目的之三是提供所述丙烯酸催化剂的应用。具体的技术方案如下：

所述丙烯酸催化剂应用于催化甲醛与醋酸合成丙烯酸及其酯。

优选地，具体应用的方法，包括以下步骤：将三聚甲醛与醋酸按照摩尔比1:9通入280℃的汽化室，汽化后通过装载有所述丙烯酸催化剂的连续固定床反应器进行气相反应，反应温度为340～400℃。

更优选地，所述固定床反应器长20cm，内径0.5cm，在固定床反应管中放置石英棉，所述三聚甲醛与醋酸的进样流速8.4g/h，载气N₂流速为20mL/min，反应在常压下进行。

本发明的有益效果：