[发明专利]异丙醇合成甲基异丁基酮/二异丁基酮的催化剂及制法

说明书

本专利涉及的是一种由异丙醇(IPA)或IPA与丙酮(AC)的混合物合成甲基异丁基酮(MIBK)和(或)二异丁基酮(DIBK)的催化剂和该催化剂的制备方法。

MIBK用途广泛，可作为油漆和树脂涂料的溶剂；也可用作高含蜡油脱蜡的溶剂，不仅可提高蜡的质量，而且降低制冷费用；也是生产橡胶防老剂4020的原料之一；和稀有无素如铀、铌等的萃取剂。它是工业上稳定的中沸点溶剂，其蒸发速度为丁酸丁酯的1.6倍。

DIBK由于沸点高，蒸发速度快，可用作硝基喷漆、乙烯树脂涂料及其它合成树脂涂料的溶剂，可提高其防潮能力。也可用作制造有机气溶胶的分散剂及食品精制用溶剂和某些药物、杀虫剂的中间体。

由异丙醇或其与丙酮的混合物为原料合成MIBK的催化剂，大都是含铜或含铬或两者兼有，但也有含锌的。如日本专利特公昭47-15334是以Pd-Zn-P为催化剂，在温度280～350℃的条件下，IPA转化率为9.3～22.7％，MIBK在产物中含量为～15.7m％，该催化剂的突出问题反应温度高，而IPA转化率和MIBK收率都不高。又如日本专利特公昭48-13086，是以CuO-MnO₂/Cr₂O₃为催化剂，在200-300℃温度和氢气存在下反应，IPA转化率80-99.0％MIBK在产物中含量为11.9～25.4m％。该催化剂用于IPA合成MIBK的一个突出问题就是反应温度偏高，影响催化剂的使用寿命。

本发明的目的在于制备一种催化剂，以异丙醇或其与丙酮的混合物为原料，在氢气存在下，可一步合成得到MIBK以及(或者)DIBK。如适当改变催化剂的金属组份和组成，则可以改变反应生成物的比例。如制取MIBK为目的时，采用Cu-Nl-Mg或Cu-Nl-Mg-Cr为金属组份的催化剂，如在制取MIBK的同时也要生产大量的DIBK时，则可采用Zn-Nl-Mg-Cr金属组份的催化剂其效果更好，上述催化剂价廉，制备方法简单，且寿命长，因此是实现工业化的好方法。

本发明的催化剂以氧化铝或含0～30m％ ZSM-5分子筛的氧化铝一分子筛为载体，以氧化铜、氧化镍及氧化镁为活性组分。催化剂的组成为：氧化铜10～26m％、氧化镍3～15m％、氧化镁0.5～6.5m％、氧化铝载体62～79m％。本发明的催化剂也可以加入氧化铬组分，这样的催化剂组成可以是：氧化铜14-19m％、氧化镍4.5～9.5m％、氧化镁1.2～1.5m％、氧化铬1～10m％、氧化铝载体63～72m％。当用氧化锌代替氧化铜时。本发明催化剂的组成是：氧化锌5.5～8.5m％、氧化镍4～8m％、氧化镁1～3m％、氧化铬6～9m％、氧化铝载体73～83m％。

本发明的催化剂可以通过下述途径制得：

按照上述催化剂所含各组分比例配制溶液，即将需要量的工业硝酸铜或硝酸锌、硝酸镍。硝酸镁、硝酸铬配成混合溶液。对氧化铝或同时含有分子筛的载体。进行两次浸渍和焙烧，每次浸渍7-9小时，焙烧温度分别为280-330℃和450-530℃，分别焙烧3-6小时。    

本发明所用氧化铝载体的性能：比表面150-250米²/克，孔容0.3～0.7毫升/克，平均孔直径50～150米^-10。比表面积最好是180～190米²/克，孔容最好是0.5～0.6毫升/克，平均孔直径最好是100-120米^-10，其形状可以是球状或条状。

本发明的催化剂，用于异丙醇或异丙醇与丙酮的混合物一步合成MIBK的过程，其反应温度为180-280℃，最好在200-260℃之间，反应压力0.05～4.0MPa，最好是在0.1～1.0MPa之间，液体进料空速为0.1～30时^-1，最好是在0.5～10时^-1之间。反应进料为IPA或将IPA脱氢生成的丙酮与未反应的IPA循环一起进入反应系统，也可以是在IPA中事先加入丙酮做混合原料使用。反应有异丙醇脱氢生成丙酮，而MIBK的生成可以是异丙醇与丙酮反应也可以是丙酮缩合的反应。而二异丁基酮(DIBK)则是MIBK进一步与AC缩合生成的产物。从后面所述的的实例中可看到，以IPA为原料时，产物中有一定量的丙酮生成。如将此部分反应生成的丙酮返回与原料IPA混合作为进料，明显地有利于IPA的转化以及提高MIBK的收率。