一种醋酸氨化法制备乙腈的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，具体涉及一种醋酸氨化法制备高纯度乙腈的方法。
【背景技术】
[0002]乙腈为有刺激性气味的无色液体，与水混溶，溶于醇等多数有机溶剂。乙腈熔点:_45.7°C，沸点:81.1°C，密度:1.42，折射率:n20/D 1.419 (lit.)，闪点:2°C，饱和蒸气压(kPa):13.33 (270C )，燃烧热(kj/mol):1264.0，临界温度(°C ):274.7，临界压力(MPa):4.83，爆炸上限％ (V/V):16.0，引燃温度(°C):524，爆炸下限％ (V/V):3.0。
[0003]乙腈最主要的用途是作溶剂。如作为抽提丁二烯的溶剂，合成纤维的溶剂和某些特殊涂料的溶剂。在石油工业中用于从石油烃中除去焦油；酚等物质的溶剂。在油脂工业中用作从动植物油中抽提脂肪酸的溶剂，在医药上用于留族类药物的再结晶的反应介质。在需要高介电常数的极性溶剂时常常使用乙腈与水形成的二元共沸混合物:含乙腈84%，沸点76°C。乙腈是医药(维生素BI)，香料的中间体，是制造均三嗪氮肥增效剂的原料。也用作酒精的变性剂。此外，还可以用于合成乙胺；乙酸等，并在织物染色；照明工业中也有许多用途。
[0004]现有技术中乙腈的合成工艺:
[0005]1、丙稀腈副产法，该工艺路线的产能受到丙稀腈产量的制约，产品的杂质也较多，难以满足医药级指标的要求。
[0006]2、甲醇与氨合成乙腈，该工艺路线收率较低，据文献报道，收率不到60%，氢气为易燃易爆的气体，因此该工艺用于生产的可能性不大。
[0007]3、乙酰胺与氨合成乙腈，该工艺原料采购困难，而且乙酰胺的熔点较高，为78-80 °C，易结晶。
[0008]4、氰化钠与硫酸二甲酯反应合成乙腈，该工艺的原料都为剧毒物质，如果使用不当会造成严重的后果。而且不经济。
[0009]5、乙醇氨化法合成乙腈，收率较高，不产生氢氰酸，但副产氢气。
[0010]6、乙醇氨氧化法合成乙腈，收率较低，氢氰酸含量较高。
【发明内容】
[0011]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种醋酸氨化法制备高纯度乙腈的方法，该方法以醋酸和氨气为原料，通过固定床反应器，在催化剂作用，氨化法合成乙腈，该氨化催化剂稳定性好，选择性转化率高，产品收率高。
[0012]本发明目的还在于提供一种用于醋酸氨化法制备乙腈的脱水氨化催化剂及其制备方法和应用。
[0013]本发明的技术方案如下:
[0014]—种醋酸氨化法制备乙腈的方法，所述方法以醋酸和液氨为原料制备乙腈，其特征在于:包括如下步骤:
[0015]所述醋酸和液氨经汽化后，预热，进入混合器中混合，再进入装有脱水氨化催化剂的固定床中进行催化反应，反应温度为360-450°C，优选反应温度390-420°C，反应得到的乙月青广品;
[0016]所述脱水氨化催化剂为以氢型分子筛为载体的脱水氨化分子筛，表示为，以金属单质占HZSM-5 (X)分子筛质量百分比计:a% Mg-b% Ca-c% ff-HZSM-5 (x)分子筛，X是分子筛中硅铝两种元素的摩尔比，
[0017]其中:a%=2?9%，b%=2?8%，c%=4?9%；x = 80、120、150、200o
[0018]所述脱水氨化催化剂为以氢型分子筛为载体的脱水氨化分子筛，表示为，以金属单质占HZSM-5(x)分子筛质量百分比计:a% Mg-b% Ca~c% ff-HZSM-5 (x)分子筛，
[0019]其中优选:a%=5 ?7%，b%= 6 ?8%，c%= 4 ?6% ;x = 80、120、150、200。
[0020]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，优选的是，所述预热的温度为150-250°C，进一步优选为 200-230°C。
[0021]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，优选的是，所述醋酸和液氨摩尔比为 1:2.5-7ο
[0022]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，优选的是，所述催化反应在反应器中进行，反应器顶部压力为0.01?0.1KPao
[0023]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，优选的是，所述催化反应在反应器中进行，物料在反应器中的保留时间为2-5s。
[0024]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，进一步优选的是，所述脱水氨化催化剂与醋酸投量质量比1:6。
[0025]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，所述脱水氨化催化剂由以下步骤制成:
[0026]将含Mg质量为HZSM-5 (x)分子筛质量的2_9%的硝酸镁，含Ca质量为HZSM-5 (x)分子筛质量的2?8%的硝酸钙，含W质量为HZSM-5 00分子筛质量的4?9%的钨酸钠，溶解在去离子水中配制成混合溶液，将配置的混合溶液加入到HZSM-5 00分子筛粉末中，搅拌，静置，干燥，得到催化剂前体；将所述催化剂前体在500?60(TC下焙烧4?8h，得到所述脱水氨化催化剂。
[0027]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，在脱水氨化催化剂的制备中，所述镁、钙与钨三种金属盐溶解在去离子水中，按液固质量比I?3。
[0028]根据本发明所述醋酸氨化法制备乙腈的方法，在脱水氨化催化剂的制备中，所述静置的时间为6?12h ;所述干燥为在烘箱内于100?120°C下干燥4?6h。
[0029]本发明还提供一种用于醋酸氨化法制备乙腈的脱水氨化催化剂，其特征在于，所述脱水氨化催化剂为以氢型分子筛为载体的脱水氨化分子筛，表示为，以金属单质占HZSM-5 (x)分子筛质量百分比计:
[0030]a % Mg-b % Ca_c % ff-HZSM-5 (x)分子筛，
[0031]其中:a%=2?9%，b%=2?8%，c%=4?9%；x = 80、120、150、200o
[0032]本发明还提供一种所述用于醋酸氨化法制备乙腈的脱水氨化催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0033]将含Mg质量为HZSM-5 (x)分子筛质量的2_9%的硝酸镁，含Ca质量为HZSM-5 (x)分子筛质量的2?8%的硝酸钙，含W质量为HZSM-5 00分子筛质量的4?9%的钨酸钠，溶解在去离子水中配制成混合溶液，将配置的混合溶液加入到HZSM-5 00分子筛粉末中，搅拌，静置，干燥，得到催化剂前体；将所述催化剂前体在500?60(TC下焙烧4?8h，得到所述脱水氨化催化剂。
[0034]在脱水氨化催化剂的制备中，所述镁、钙与钨三种金属盐溶解在去离子水中，按液固质量比I?3。
[0035]在脱水氨化催化剂的制备中，所述静置的时间为6?12h ;所述干燥为在烘箱内于100?120°C下干燥4?6h。
[0036]ZSM-5分子筛的合成:
[0037]称取一定质量的异丙醇铝，将异丙醇铝和四丙基氢氧化铵溶液按照一定的比例进行混合，用磁力搅拌器进行搅拌，直至溶液完全澄清，将上述澄清溶液加入到一定质量的硅胶中，边加边搅拌，直至硅胶完全润湿，将润湿完全的硅胶加入晶化釜内，放入烘箱，在170°C下晶化2?4d，待晶化结束后取出，分离固体产物，即得ZSM-5分子筛。
[0038]合成分子筛的转氢型:
[0039]将合成的ZSM-5分子筛原粉在马弗炉中进行程序升温焙烧，焙烧后取ZSM-5分子筛Ig在15mL的氯化铵溶液(lmol/L)中，于90°C下进行交换，共交换两次，每次交换30?40min，然后在540°C马弗炉中焙烧5h，即得氢型分子筛HZSM-5。
[0040]本发明所述脱水氨化催化剂是以氢型分子筛为载体的脱水氨化分子筛，其详细制备方法如下
[0041]将计算好的镁、钙与钨三种金属盐溶解在去离子水中，按液固质量比1.5，把配制好的混合溶液加入氢型分子筛HZSM-5 (X)粉末中，搅拌均匀，静置8h左右，在烘箱内于105°C下干燥4h得催化剂前体，然后将催化剂前体在马弗炉内于550°C条件下焙烧5h，即得改性催化剂。配制的金属盐溶液中，金属Mg占HZSM-5 (X)分子筛质量的a%，金属Ca占HZSM-5 (X)分子筛质量的b %，金属W占HZSM-5 (x)分子筛质量的c %，即a % Mg-b % Ca_