[发明专利]一种合成2-戊酮用催化剂的制备方法与用途

说明书

本发明公开一种合成2‑戊酮用催化剂的制备方法与用途：催化剂的组成为MO_x；M代表金属元素，X为满足催化剂中各元素化合价的氧原子总数；M选自Zn、Zr、Mn、Al中至少一种与稀土元素的组合；该催化剂的制备：采用共沉淀法或浸渍法制得。用途：将制得的催化剂用于一步合成2‑戊酮，其合成方法是：以乙酸和正丁酸作为原料，使原料流过一个内装所述催化剂的反应器，一步合成2‑戊酮。本发明的一步合成方法，以乙酸和正丁酸作为原料，不仅原料转化率和2‑戊酮收率大大提高，同时原料成本也大幅降低，从而大大降低了生产成本。本发明选用的原料为乙酸和正丁酸，其原料来源广泛，成本低；同时本发明的合成工艺不产生有害物，对环境友好。

技术领域

本发明涉及化工合成技术领域，具体涉及一种合成2-戊酮用催化剂的制备方法与用途。

背景技术

2-戊酮是一种重要的工业溶剂，用于高沸点石油馏分的脱蜡以及硝基喷漆、合成树脂涂料的溶剂以及萃取剂等。也用作医药、农药合成的中间体，如2-戊酮是血管扩张药物伟哥(Virga)合成的中间体。目前，2-戊酮的传统合成方法是由2-戊醇氧化脱氢或者由丁酰乙酸乙酯与水共热制得。不仅生产成本较高，而且合成过程使用大量有机溶剂和无机物，产生大量的三废，污染环境。

中国发明专利(CN 1660749A，CN 1660750A)公开了一种用乙醇合成2-戊酮的方法，在惰性气体条件下，以乙醇为原料，催化剂为K-Pd/ZrO₂/MnO/ZnO，使用前用氢气还原。反应器内反应温度为250-600℃，反应压力为0.1-8.0MPa，反应的气体空速为3000-15000h^-1，反应的液体空速为0.1-5.0h^-1。该催化工艺可将乙醇一步转化为2-戊酮，其中转化率为100％,2-戊酮选择性为41.9％左右，通过蒸馏即可获得2-戊酮。

中国发明专利201510523550.6采用M-CeOx做催化剂，在连续流动常压固定床反应器中实现了乙醇一步制备2-戊酮。

正在申请的中国专利201911112834.0涉及一种乙醇合成2-戊酮用复合催化剂，是以A1₂O₃和ZrO₂为载体，负载活性组分CuO，并以碱性氧化物助剂M改性后构成，表示为M-CuO/A1₂O₃/ZrO₂，其中碱性氧化物助剂M选自MgO，CaO，K₂O中的一种或几种。以乙醇为原料，在固定床反应器中使用该发明的复合催化剂，250-350℃、常压条件下一步法制备2-戊酮，乙醇转化率最高可达100％，2-戊酮的选择性最高达68.0％。该专利的发明人在“燃料化学学报”2021年第1期上，发表了该体系的相关报道，透露选择性为35％，反应50小时后，催化剂活性降低到70％，选择性低于20％。

除此上述报道的一些2-戊酮合成方法外，再没有2-戊酮合成的文献与专利报道。基于此，本发明提出一种新型合成2-戊酮的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成2-戊酮用催化剂的制备方法与用途，本发明的方案首先制备出一步合成2-戊酮用混合金属氧化物催化剂，然后将所得混合金属氧化物催化剂用作一步合成2-戊酮的催化剂，进行气固相催化反应，本发明的方案是一种新型合成2-戊酮的方法，且该方法原料转化率高，成本低，适宜连续化大规模工业生产2-戊酮。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种合成2-戊酮用催化剂的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为混合金属氧化物催化剂，其组成为MO_x；其中M代表金属元素，X为满足所述催化剂中各元素化合价的氧原子总数；所述催化剂中金属元素M选自Zn、Zr、Mn、Al、Ti中至少一种与稀土元素的组合，且所述金属元素M中所述稀土元素占10-40wt％；所述的催化剂采用共沉淀法或浸渍法制备；所述的沉淀法包括如下步骤：