[发明专利]一种高稳定性的氧化镁烷基化催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高稳定性的氧化镁烷基化催化剂，包括：氧化镁80％～95％、铜组分0.01％～1％，碱性助剂0.01％～5％，抗积碳助剂0.01％～3％，石墨0.1％～10％，结构助剂1％～20％。其制备方法包括：将一定量氧化镁的前驱体粉体A置于高速混合搅拌器中，将铜组分前驱液B、碱性助剂前驱液C和抗积碳助剂前驱液D均匀喷洒到到氧化镁前驱体A上，得到粉料E，在粉料E中继续添加石墨和结构助剂，搅拌混合均匀后得到粉料F，使用对辊挤压造粒机将粉料F造粒，经过压实、破碎和筛分后得到固体颗粒G，再使用多功能旋转压片机将固体颗粒G压片成型，压制成的圆柱体为粒料H，将粒料H在氮气气氛下煅烧活化得到最终的氧化镁催化剂。本发明制备的催化剂具有高活性、高寿命和良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及工业催化剂技术领域，尤其涉及一种高稳定性的氧化镁烷基化催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

酚类气相烷基化反应被用来合成各种重要的有机产品，在精细化工领域有着举足轻重的位置。其中最常见、研究最广泛的一类反应是苯酚与甲醇发生气相催化烷基化反应。在苯酚与甲醇气相C-烷基化反应中，合成2,6-二甲基苯酚是最具有挑战性和应用性的研究之一。2,6-二甲基苯酚是聚合生产聚苯醚(PPO)的单体。聚苯醚是世界五大通用工程塑料之一，具有优良的机械强度、抗蠕变性、耐热性、耐溶剂性、尺寸稳定性等特性，在汽车、电子、机械、军工等领域得到了非常广泛的应用。

自20世纪40年代至今，研究者们开发出了多种苯酚-甲醇气相烷基化催化剂体系。通过文献分析，苯酚-甲醇气相烷基化反应催化剂可以分为两类，即分子筛和金属氧化物催化剂。分子筛作为固体酸催化剂，容易同时发生O-烷基化和C-烷基化反应，产物分布较复杂，选择性普遍较差，而且具有较强酸性的分子筛催化剂在反应过程中易发生积炭现象，从而使反应活性迅速下降。金属氧化物是研究最广泛的催化剂，包括Al₂O₃、TiO₂、CeO₂、MnO₂、MgO和Fe₂O₃等多种金属氧化物。1945年，N.M.Cullinane和S.J.Chard等首先采用Al₂O₃催化剂，对苯酚与甲醇进行气相催化甲基化反应，其产物中主要为苯甲醚。TiO₂催化剂对苯酚转化率约为40％，对邻甲酚的选择性也只有60％，催化性能有待提高。CeO₂催化剂邻位烷基化的选择性很高(达到90％)，但是反应活性相对较低，并且反应温度较高(500℃以上)。MnO₂催化剂在400℃，苯酚转化率可达为100％，但对邻甲酚的选择较少，通常会产生大量三甲基苯酚。

目前，实现工业化应用的是Fe₂O₃和MgO系催化剂。Fe₂O₃系催化剂属中温型，反应温度在350～360℃，苯酚转化率可达100％，2,6-二甲基苯酚选择性接近90％，稳定性好，但其具有催化剂制备工艺复杂，价格昂贵，需要加入V和Cr等高毒性金属，不利于环保，甲醇分解严重等缺点。MgO系催化剂属高温型，反应温度在450℃，苯酚转化率可达100％，2,6-二甲基苯酚选择性在84％左右。该催化剂制备简单，价格便宜，经济性好。但MgO系催化剂容易发生烧结和积碳，存在寿命短等难题，目前工业上使用的氧化镁催化剂使用寿命仅为45-60天，频繁的更换催化剂大大影响了生产效率。文献中对MgO系催化剂的报道较少，对MgO系催化剂稳定性的研究更是鲜有报道。

发明内容

本发明意在提供一种高稳定性的氧化镁烷基化催化剂及其制备方法，以解决现有的氧化镁催化剂在使用过程中寿命短的难题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高稳定性的氧化镁烷基化催化剂，其组分按质量百分比计为氧化镁80％～95％、铜组分0.01％～1％，碱性助剂0.01％～5％，抗积碳助剂0.01％～3％，石墨0.1％～10％，结构助剂1％～20％。