[发明专利]间苯二腈的合成方法

说明书

本发明提供了一种间苯二腈的合成方法，以间二甲苯为原料，分别在前期催化剂和后期催化剂存在下，依次进行氧化，得到高品质间苯二腈。相对于现有工业中的工艺，该方法能够大幅提高间苯二腈的收率，提高原料的利用率，三废量少，并且避免使用复杂的提纯工艺，使工艺大幅简化，实现间苯二腈的绿色产业化。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种间苯二甲腈的合成方法。

背景技术

在芳香腈中，间苯二腈(又称间苯二甲腈，简称IPN)是一种重要的有机合成原料，广泛应用于制备杀虫剂、涂料和合成纤维等各种化工产品，在化工产业里存在着十分乐观的市场发展前景。在芳香腈的合成方法中，氨氧化方法具有污染小、操作方便、工艺简单等特点，在芳香腈等精细化工合成领域中得到广泛的应用，成为芳香腈最主要和最经济的工业制备方法。

日本昭和电工、三菱瓦斯、美国Badger公司先后以固定床氨氧化和流化床进行间苯二腈的制备，随着间苯二腈等芳香腈的生产工艺的进一步研究，其生产技术得到了快速发展，其在世界上的产量已经达到了1800多吨。目前，我国上海石油化工研究院已经研发出NC-Ⅲ催化剂，使间苯二腈的产率可以达到78％左右。

现有的芳香二甲腈类化合物的合成工艺中，主要以二甲苯为原料，在催化剂存在下，进行氨氧化反应，得到芳香二甲腈。氨氧化的合成工艺中，对催化剂的要求较高，需要催化剂在具有稳定的反应活性前提下，具有非常好的选择性，能够使反应原料以较高的转化率进行反应得到芳香二甲腈。但是，在目前应用的催化剂催化下，间苯二腈的收率很难达到85％以上，并且在二甲腈的合成过程中，不可避免的生成单甲腈、酰胺类等副产物，并且反应过程中伴随深度氧化的进行，生成CO、CO₂和HCN等，反应原料的利用率、间苯二腈的收率还需进一步提高。

因此，目前需要进一步优化间苯二腈的合成工艺，进而提高原料的利用率和间苯二腈的收率，减少副产物的生成，简化提纯工艺。

发明内容

为解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种间苯二腈的合成方法，以间二甲苯为原料，先后进行前期氧化和后期氧化，通过催化剂的选择性和合成条件的控制，利用高转化的前期氧化产物合成间苯二腈，使得间苯二腈的收率达到97％，提高了原料的利用率，产物不进行提纯工艺，即可得到高品质的间苯二腈，三废量极少，实现绿色工艺，从而完成本发明。

本发明第一方面的目的在于提供一种用于合成间苯二腈的催化剂，所述催化剂包括前期催化剂和后期催化剂。

所述前期催化剂包含钒、钛和磷元素，优选地，还包含助催化剂元素Ⅰ。其中，钒、钛、磷和助催化剂元素Ⅰ的摩尔比为1:(0.03-1.5):(0.5-12):(0.01-2.0)，优选为1:(0.1-1):(1-8):(0.1-1.5)，更优选为1:(0.3-0.6):(2-5):(0.2-1.0)。

所述助催化剂元素Ⅰ选自Ni、W、Co、Fe和碱金属元素中的一种或几种，优选选自Ni和碱金属元素中的一种或几种，更优选Ni和碱金属元素。所述碱金属选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或几种，优选为Na和/或K，更优选为K。

所述后期催化剂包含钒、铬和磷元素，其中，钒、铬和磷的摩尔比为1:(0.08-1.8):(0.5-11)，优选为1:(0.2-1.3):(1-8)，更优选为1:(0.4-0.8):(2-5)。

优选地，所述后期催化剂还包含助催化剂元素Ⅱ。所述后期催化剂中，钒元素和助催化剂元素Ⅱ的摩尔比为1:(0.1-4.5)，优选为1:(0.2-3.2)，更优选为1:(0.4-1.8)。

所述助催化剂元素Ⅱ选自过渡金属元素、稀土元素和碱金属元素中的一种或几种，优选选自Ni、Mo、Co、Fe、Pb、W或碱金属元素中的一种或几种，更优选为Mo、Ni、Co和碱金属元素中的一种或几种。所述碱金属选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或几种，优选为Na和/或K，更优选为Na。