一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法与流程

文档序号:11454899阅读:436来源:国知局

本发明涉及负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法,属于化工合成技术领域。



背景技术:

正辛醇有干甜而尖锐的脂蜡香气,又带有柑橘、橙皮和玫瑰样的气息,像防风根的膏样底香,留香不长。并有油脂果香,甜而微有草香味。主要用于生产增塑剂、萃取剂、稳定剂。辛醇本身也用作香料,调合玫瑰,百合等花香香精,作为皂用香料。该品是我国gb2760-86规定为允许使用的食用香料。主要用以配制椰子、菠萝、桃子、巧克力和柑桔类香精。

目前正辛醇工艺路线为齐格勒法、正辛酸加氢、羰基合成、调聚水合四种工艺,具体如下所述。

齐格勒法:以乙烯为原料,烷基铝为催化剂,经氧化和水解生产高碳醇。国内吉林化工生产高碳醇使用此工艺路线,国外花王公司同样生产高碳单一和混合醇。生成的产品是混合醇,一般用于表面活性剂。产品类别较多,正辛醇含量低,分离复杂,纯度较低。

正辛酸加氢工艺:椰子油中富含正辛酸(约10%),在高温、高压条件下,利用钴催化氢化反应生产正辛醇;此工艺受制于原料的供应,生产厂家集中在东南亚地区,科宁马来西亚和泰国公司使用椰子油加氢工艺。该工艺不仅需要繁琐的提取辛酸的工艺,加氢工艺需要使用高温(200-300℃)、高压(20-30mpa)条件,反应设备投资和工艺风险较大。

羰基合成:此工艺使用α-庚烯与混合气在贵金属铑催化下氢甲酰化反应,中间体辛醛加氢制备正辛醇,工艺核心为α-庚烯来源。上世纪50年代使用石蜡脱氢制备α-烯烃,成本较高已被淘汰;处于同一阶段南非受到石油禁运,能源危机迫使南非加快煤制油工艺开发,经过5年开发实现煤制油工艺的生产,经过精馏提纯可得α-庚烯,目前国际上最具有竞争力的α-庚烯工艺。该工艺使用较长碳链的烯烃,使用铑催化剂生成异构烯烃和2-甲基庚醛副产物。

调聚水合:1972年,日本学者jirotsuji报道基于均相金属钯催化实现丁二烯的二聚水合反应为正辛醇工业化提供简便的工艺路线(accountsofchemicalresearch,1973,6,8-15),并对其反应的机理做出开拓性的解释,反应经历σ-π络合物,水作亲和试剂进一步参与钯金属的还原消除过程。该工艺目前连续套用效果不佳,需要使用大量的水溶性助剂。



技术实现要素:

为解决现有技术存在的不足,本发明提供一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法,以实现以下发明目的:

(1)本发明制备正辛醇的方法,收率高;

(2)实现催化剂的连续套用,催化剂套用50次不易失活。

本发明反应式为:

为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案如下:

一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法,包括以下步骤:

步骤1)加入有机溶剂、水、负载型催化剂,通入1,3-丁二烯,在一定温度下进行反应;

步骤2)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%,通入氢气,制备正辛醇。

步骤1)中所述的负载型催化剂的活性成分组成为xanib,x为pd、fe、sn、cu、co、rh中的一种;x优选为pd、sn、cu、co、rh,最优选金属组合为rh-ni。

步骤1)中所述x与ni的质量比为a:b=1:1~2。优选比例为1:(1~1.2),最优选比例为:1:2。

步骤1)所述的负载型催化剂的载体为活性炭、分子筛、氧化铝、二氧化硅、水滑石中的一种;最优选载体为活性炭。

步骤1)中所述的1,3-丁二烯与水的摩尔比为1:(0.5~4);优选比例为1:(0.5~1);最优选比例为1:1;

步骤1)中所述反应的温度为40-100℃,优选温度为60-80℃;最优选温度为60℃。

步骤1)中所述的负载型催化剂与1,3丁二烯的质量比为(0.1%-2.0%);优选比例为0.5%~1.0%;最优选比例为0.5%。

步骤1)中所述的有机溶剂为四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、乙腈中的一种;最优选的溶剂为四氢呋喃。

步骤2)所述通入氢气,以0.1-10mpa的压力通入氢气;优选压力为1~2mpa。

步骤2)所述制备正辛醇,检测2,7-辛二烯-1-醇的gc含量≤0.1%时结束反应,通水降至室温。

本发明制备正辛醇的方法,收率高;收率为87.6-95.6%;采用上述优选方案,制备正辛醇,收率达92%-95.6%。

与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

(1)本发明制备正辛醇的方法,收率高;收率为87.6-95.6%;

(2)催化剂过滤套用,反应简捷,相对均相催化剂不易失活。本发明可作为一种制备正辛醇更加有效的替代方法。一锅法实现反应,反应结束滤出催化剂直接进行再次反应,连续套用50次尚未见失活现象,催化剂套用50次时,反应收率仅降低1.5-2个百分点;

(3)一锅法制备正辛醇,反应路线短。

具体实施方式

实施例1一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%pd-10%ni/活性炭1.1g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应10小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%,结束反应;以0.1mpa的压力通入氢气,反应2小时至中间体2,7-辛二烯gc含量≤0.1%,反应结束,通水降温至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇118.1g,收率为90.8%。

实施例2一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水36.0g(2.0mol),10%pd-10%ni/分子筛催化剂0.1g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至40℃反应12小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1mpa的压力通入氢气1小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇121.2g,收率为93.1%。

实施例3一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入n,n-二甲基甲酰胺100ml,加入水36.0g(2.0mol),10%fe-10%ni/氧化铝催化剂2.1g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至80℃反应8小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以10mpa的压力通入氢气0.5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇113.9g,收率为87.6%。

实施例4一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加1,4-二氧六环100ml,加入水9.0g(0.5mol),10%sn-10%ni/水滑石催化剂1.0g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至100℃反应20小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以10mpa的压力通入氢气0.5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇69.2g,收率为92.0%。

实施例5一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入二甲亚砜100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂10%cu-10%ni/二氧化硅1.1g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应20h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1mpa的压力通入氢气2小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇120.1g,收率为92.3%。

实施例6一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入乙腈100ml,加入水72.0g(4.0mol),催化剂10%co-10%ni/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应15小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以0.5mpa的压力通入氢气2小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇122.1g,收率为93.9%。

实施例7一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂10%rh-10%ni/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应15小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1.5mpa的压力通入氢气2小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇122.5g,收率为94.2%。

实施例8一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%rh-10%ni/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应25小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1.5mpa的压力通入氢气5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为94.7%。

实施例9一种采用负载型双金属催化剂制备正辛醇的方法

包括以下步骤:

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),5%rh-5%ni/分子筛催化剂0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应12小时;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1.0mpa的压力通入氢气2小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇121.2g,收率为95.6%。

将实施例9所述催化剂进行套用,套用的工艺参数同实施例9,套用50次的结果见表1。

单独使用rh、ni、co、pt、pd作为催化剂的活性成分,负载于活性炭载体上,分别进行催化制备正辛醇的反应,作为对比试验,具体见以下实施例。

实施例10

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%rh/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应48h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1.5mpa的压力通入氢气5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为43.2%。

实施例11

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%ni/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应78h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以1.5mpa的压力通入氢气5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为21.2%。

实施例12

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%co/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应56h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以10mpa的压力通入氢气35小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为5.3%。

实施例13

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%pt/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应50h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以10mpa的压力通入氢气40小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为12.3%。

实施例14

(1)高压釜中,加入四氢呋喃100ml,加入水18.0g(1.0mol),催化剂5%pd/活性炭0.5g;

(2)通入1,3-丁二烯108.0g(2.0mol),升温至60℃反应48h;

(3)检测1,3-丁二烯gc含量≤0.3%结束反应,以10mpa的压力通入氢气5小时,检测2,7-辛二烯-1-醇gc含量≤0.1%结束反应,通水降至室温;

(4)精馏分离(30pa,釜温80℃,塔顶温度45℃,gc≥99.0%)正辛醇123.1g,收率为40.8%。

除非特殊说明,本发明所述比例,均为质量比例,所述百分比,均为质量百分比。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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