[发明专利]一种W改性Cs-La/KIT-6催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种W改性Cs‑La/KIT‑6催化剂及其制备方法和应用，它涉及用于醋酸甲酯和甲醛合成丙烯酸甲酯的催化剂。它是要解决现有的催化活性低、热稳定差、反应寿命短的技术问题。本催化剂是以W改性KIT‑6作为载体，负载主活性组分和助剂；其中主活性组分为Cs，助剂为La。制法：一、制备W改性KIT‑6材料；二、制备Cs‑La浸渍液；三、将Cs‑La浸渍液负载于W改性KIT‑6材料上，干燥后煅烧，得到W改性Cs‑La/KIT‑6催化剂。将它用于以醋酸甲酯和甲醛为原料经羟醛缩合反应制备丙烯酸甲酯的反应中作为催化剂使用，用后焙烧再生。该催化剂热稳定性高并且单程反应寿命较长，可多次再生，用于丙烯酸甲酯合成领域。

技术领域

本发明涉及用于醋酸甲酯和甲醛合成丙烯酸甲酯的催化剂，属于多相催化领域。

背景技术

丙烯酸甲酯(Methyl acrylate，MA)是一种重要的有机合成中间体，也是合成高分子聚合物的单体，可以用于医药行业用来合成抗菌消炎药物，工业上合成聚氯乙烯稳定剂、水处理剂、胶黏剂等，在皮革、造纸、橡胶等领域中也有广泛的应用。同时丙烯酸甲酯含有不饱和双键，在特定催化剂下可与其他化学品发生加成反应或聚合反应，从而产生多种不同种类的有机衍生物。

工业上生产丙烯酸甲酯的方法主要是丙烯氧化法，该方法在目前仍占有90％以上的市场。造成这一现象的主要原因有两点，一是在该工艺中使用的催化剂的发展逐渐完善，催化剂的催化效率更高并且使用寿命更长，二是石油化工的快速发展确保了原料丙烯的充足供应。然而近年来石油在各行业的广泛应用导致石油资源过度消耗并且日益枯竭，间接致使丙烯酸甲酯的生产成本不断增加。

随着现代煤化工的快速发展，甲醇和醋酸产能出现严重过剩，开发新的下游产品和延长化工产业链是解决产能过剩的有效途径。醋酸甲酯(Ma)和甲醛经过羟醛缩合反应一步法合成丙烯酸甲酯是一种环境友好型的绿色合成工艺，开发高活性，高选择性的催化剂是实现该工艺工业化的关键。

活性和选择性是评价催化剂的重要因素，但众所周知，采用醋酸甲酯和甲醛合成丙烯酸甲酯的工艺方法目前只能在高温的条件下实现，而在这种条件下催化剂表面极易形成积碳而导致催化活性迅速下降。

针对这一问题，已公开的专利CN 109293511 A提供了一种基于流化床反应器的内循环反应体系制备甲基丙烯酸甲酯，即催化剂在床体内不断循环流动，使得催化剂在贫氧区参与反应完毕后可以及时转移到含氧区烧掉积碳，从而继续回到贫氧区，这种方法有效解决了催化剂因积碳失活、寿命较短的问题，但对氧气的含量要求较高且对催化剂的损耗较大，同时催化剂床层的运动状态比较复杂，不适合大规模的生产。

专利CN 103435483 A公开了一种制备丙烯酸甲酯的流化床反应器和催化剂再生器耦合装置，该发明有效实现了连续性生产，也极大克服了催化剂寿命短的难题，除此之外，经放大生产后未反应的原料也可经分离后参与循环缩合反应，符合工业化生产要求。

专利CN 111905780 A公开了一种适用于移动床反应器的低温催化装置制备甲基丙烯酸甲酯，缩合反应中心温度仅为350℃，同时在反应器的出口也设有催化剂再生系统，该发明对比了在相同的工艺条件下是否移动催化剂对活性的影响，结果表明，移动催化剂后催化性能可长时间保持并实现连续运行，利于后续的分离操作。

综上所述，目前能够维持催化剂拥有较长寿命且提高使用效率的有效方法是保持催化剂床层的移动来对催化剂进行器内再生处理，这不仅消耗消费巨大，还对反应器的结构和催化剂的机械强度都有很高的要求，并且在连续生产中，固体催化剂不取出而产生结块或堵塞从而使体系压降上升，影响整体收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种W改性Cs-La/KIT-6催化剂及其制备方法并应用于醋酸甲酯和甲醛合成丙烯酸甲酯，该催化剂不限于任何使用场合，本发明以固定床反应器的相关工艺为实例，提供的催化剂催化活性高、热稳定高并且单程反应寿命较长，经多次再生后初始转化率几乎未发生改变。本发明提供的催化剂制备方法简便且应用所需的工艺操作要求不高，满足工业化生产需求。