[发明专利]钴基催化剂用于环己烯和笑气氧化制环己酮的生产工艺

说明书

本发明公开了一种钴基催化剂用于环己烯和笑气氧化制环己酮的生产工艺，该工艺主要应用于尼龙产业链中己二酸的合成工段。所述钴基催化剂是含钴的盐、氧化物、单质或含钴的固体催化剂。本发明采用己二酸工段产生的氮氧化物废气中的一氧化二氮（笑气）和环己烯在催化剂的作用下直接反应生产环己酮，该工艺既解决了废气笑气的处理问题，也在己二酸工段内部降低了氧气的消耗，同时也减少了环己醇氧化过程的能耗和三废处理。因此本发明催化剂和工艺过程具有良好的应用前景，具有反应产物优化，减少分离成本等优点，符合绿色化工的发展趋势。

技术领域

本发明涉及一种钴基催化剂用于环己烯和笑气氧化制环己酮的生产工艺，应用于化工生产过程中的尼龙产业。该技术属于催化剂合成领域、尼龙化工的清洁利用领域和大气污染治理领域。

背景技术

化工行业与我们生活息息相关，在我国经济发展中是不可或缺的重要组成部分，促进了我国的经济发展。目前，化工生产带来的环境污染问题非常严峻,随着国家提倡可持续发展战略，绿色化工技术逐渐发展起来。

环己醇和环己酮（两者混合物俗称KA油）是用途广泛的有机化工原料，工业上大部分是用于制备己内酰胺和己二酸的，再经过一系列反应制备出尼龙-66。随着近年来我国化纤工业的蓬勃发展使得己二酸、己内酰胺的需求量日益增加，环己醇、环己酮的需求量也随之攀升，进而促进了环己酮行业的发展。环己酮在防老化剂和医药、农药领域也具有不可替代的用途，还可作有机溶剂等。

笑气（N₂O）是六种温室气体中的一种，已经被列入“联合国气候变化框架公约”，由于它的性质极其稳定，在大气层中可长时间存留约达150年。笑气的主要危害是破坏臭氧层，形成臭氧层空洞，最终造成温室效应。据了解，笑气是目前对臭氧层破坏程度最大的物质，它的全球变暖潜能值 （GWP） 约为CO₂的300倍。相关文献指出，N₂O正以每年0.2%的速度在增长，即是说它正在缓慢的侵蚀我们的臭氧层并造成破坏。大气中的N₂O大部分来自工业生产排放的尾气，排放量最大的是己二酸和尼龙-66的工业生产过程中产生的；其他的来源于汽车尾气、生物质燃烧、废水及城市生活垃圾等。N₂O的化学性质极其稳定，如何将它分解或处理，减少N₂O对大气污染的影响是近几年来化工领域的研究热点。

己二酸是生产尼龙-66的主要中间体，己二酸的生产一般是采用硝酸氧化工艺，该工艺相对较成熟，而且成本也低。但该工艺的缺点是工业生产过程中会产生大量的氮氧化物，其中含有较多的N₂O。N₂O有较强的氧化性，用N₂O作为氧化剂催化环己烯合成环己酮，在化工领域上是很有研究前景的。

有鉴于此，特提出本发明。本发明提出了采用己二酸工段产生的氮氧化物废气中的笑气和环己烯在催化剂的作用下直接反应生产环己酮，该工艺既解决了废气笑气的处理问题，也在己二酸工段内部降低了氧气的消耗，同时也减少了环己醇氧化过程的能耗和三废处理。

发明内容

针对目前尼龙产业中己二酸工段存在的问题：（1）环己烯氧化制环己醇和环己酮转化率低，选择性差以后需要后续的环己醇氧化工艺；（2）后续的硝酸氧化过程产生部分笑气难以处理。本发明提供一种钴基催化剂用于环己烯和笑气氧化制环己酮的生产工艺，在钴基催化剂下实现环己烯和笑气合成环己酮的工艺过程，解决了上述的转化率低，选择性差，后续环己醇氧化工艺繁琐及笑气难处理的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钴基催化剂用于环己烯和笑气氧化制环己酮的生产工艺，包括以下步骤：将环己烯加入到釜式反应器中，加入溶剂和钴基催化剂，装填完毕后对釜式反应器进行关闭和密封处理，密封后用氮气置换釜内空气2-3次，然后用笑气置换氮气2-3次，保证反应体系处于笑气氛围下，在反应温度为200-450℃，反应绝压压力为1.0-5.0MPa的条件下反应10h。