异构烷烃氧化制备丙酮的方法

本申请涉及一种丙酮的制备方法，具体地，涉及一种用于异构化氧化直接制备丙酮的方法。

背景技术：

1、最简单的饱和酮---丙酮，一种重要的有机化工原料，主要应用于生产有机玻璃、医药、农药、环氧树脂、聚碳酸酯。另外，也可以作为工业生产中的溶剂。

2、丙酮的生产方法主要有发酵法、有机物水合法、丙烯氧化法、异丁醛氧化法等。

3、丙酮最早生产的生产方法为发酵法，该方法以谷物或者其它的糖类为原料，经过高温蒸煮杀菌消毒后得到无菌的发酵底液，然后加入特定的菌种发酵，发酵后的液体，经过蒸馏即可得到丙酮。发酵法技术落后、生产成本高、效率低下，目前该方法已经基本被淘汰。

4、中国专利申请公开第cn104402692a公开了仿生催化异丁烷制备丙酮，以异丁烷为原料，以氧气为氧源，加入溶剂、助剂和自由基引发剂，催化剂为μ-氧-双核金属卟啉，助剂为多壁碳纳米管、羧基化碳纳米管、活性炭等的一种，溶剂选自甲醇、乙腈、乙酸乙酯等的一种。在催化剂作用下催化反应制备丙酮。

5、丙烯氧化法以氧气为氧化剂将丙烯氧化为丙酮，以氯化铜-氯化钯为活性组分的催化剂催化丙烯氧化为丙酮，并且通过如下反应可以实现催化剂的循环再生。首先，丙烯将pdcl2还原为pd，同时生成丙酮和hcl，pd被催化剂上另一组分cucl2再次氧化为pdcl2，而cucl2被还原为cucl，最后cucl在hcl和o2的作用下，重新氧化为cucl2，从而完成循环。

6、

7、pd+2cucl2→pdcl2+2cucl

8、2cucl+1/2o2+2hcl→2cucl2+h2o

9、此方法虽然丙酮的收率较高，但是受制于反应原料异丁醛价格，难以在工业中应用。

10、中国专利申请cn201410431315.1公开了一种以合成气为原料合成丙酮的方法，该方法以合成气中的co和h2为原料，首先合成甲醇，然后甲醇和co进行羰基化生成丙酮。该方法生成丙酮效率低下，不利于丙酮的连续生产。

11、中国专利申请公开第cn106946639a、cn106883107a、cn106883088a号公开了一种乙醇在au、ag基催化剂下，经过光催化反应生成乙烯、乙醛和丙酮，此方法丙酮收率低、成本高且效率低下。

12、美国专利us6933414b1公开了一种以甲醛和氯甲烷生成丙酮的方法，产物为丙酮和盐酸，该方法生产成本高，且易对环境造成污染。

13、目前，丙酮的主要生产方法是异丙苯氧化法，该方法主要生产步骤为异丙苯的合成、异丙苯的过氧化、过氧化异丙苯的提浓、分解和中和、产品精制等。

14、有文献报道，以过氧化异丙苯为原料，反应器的温度随着原料的流向逐渐升高，首先浓硫酸的催化作用下生成过氧化异丙苯与过氧化二异丙苯的混合物，然后提高反应温度使过氧化二异丙苯分解为丙酮和苯酚的混合液，经过精馏等方法得到产物苯酚和丙酮。或者，以过氧化异丙苯和异丙苯的混合液为原料，首先反应温度为40至75℃，在有机酸的催化作用下，如2-羟基-5-甲基-苯磺酸、4-羟基苯甲-1,3-二磺酸、2-羟基-5-甲氧基苯磺酸等，生成过氧化二异丙苯以及异丙苯的混合液，然后提高反应温度到110至140℃，生成丙酮以及苯酚的混合液，在经过精馏和提纯即可得到丙酮产品。该方法需要大量的酸，并且反应后的混合液在精制之前需要加入中和过量的酸。也可以异丙苯为原料，在氧的存在下将部分异丙苯氧化为过氧化异丙苯，得到氢过氧化异丙苯和异丙苯的混合物。上述混合液接触非酸性催化剂，混合液中一部分过氧化异丙苯和未反应的异丙苯生成二甲基苄甲醇。将含有二甲基苄甲醇的溶液接触酸性催化剂生成α-甲基苯乙烯、丙酮和苯酚。该方法有效的避免了浓硫酸和碱性物质的使用减少了设备的腐蚀的同时降低了生产成本。

技术实现思路

1、本申请的一个目的是用异构化烷烃直接制备丙酮，避免复杂的反应流程和有机过氧化物生成造成的危险，提升了反应的安全性、降低了生产成本。

2、本申请的另一个目的是用异构化烷烃直接制备丙酮，反应产物的副产物也是mtbe的原料，经济收益好。

3、一种异构烷烃制备丙酮的方法，包括：异构烷烃为原料，在催化剂的作用下，在温度50-500℃的条件下异构烷烃氧化为丙酮；催化剂包括：活性组分和载体，其中，

4、活性组分为金属元素，所述的金属元素包括：ce、nb、w、v、mo、ti、zr、fe、ni、cr、zn和ag元素中的一种或两种以上的混合；或者，

5、活性组分为金属元素和沸石分子筛的混合，所述的金属元素包括，金属元素包括：mn、co、zr、nb、w、v、cu、fe、ni、ce、ti、cr、mo、zn和ag元素中的一种或两种以上的混合。

6、所述的金属元素的含量为0.1-40wt％。

7、本申请的异构化烷烃直接催化氧化为丙酮，无联产产物、生产灵活性高。反应过程无有机过氧化物生成，进而即提高了生产安全性，也降低副产物的产生。

技术特征：

1.一种异构烷烃制备丙酮的方法，包括：异构烷烃为原料，在催化剂的作用下，在温度50-500℃的条件下异构烷烃氧化为丙酮；催化剂包括：

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的氧化剂包括氧气；

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，异构烷烃和氧气与催化剂的接触反应时间在3-240min；

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，异构烷烃和氧气在反应器内的总分压为0.1-15mpa；

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，反应原料为异丁烷，异丁烷和氧气的混合气中，氧气占比为1-50％；

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，催化剂中的金属元素的含量在0.3-20wt％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，催化剂中的活性组分金属元素优选wo3、tio2、mnox、moox、coox、feox、cuox中的一种或几种；

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，活性元素选自co、mo、mn、ti、fe的一种或者多种金属元素的组合；

9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，催化剂中的活性组分还包括沸石分子筛的si/al在1-500，优选的3-200；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，沸石分子筛包括y型分子筛、usy型分子筛、zsm-5型分子筛、型分子筛、丝光沸石和菱钾沸石中的一种或两种以上的混合；

技术总结
一种异构烷烃制备丙酮的方法，包括：异构烷烃为原料，在催化剂的作用下，在温度50‑500℃的条件下异构烷烃氧化为丙酮；催化剂包括：活性组分和载体，其中，活性组分包括金属元素，或者活性组分包括金属元素和沸石分子筛，所述的金属元素的含量为0.1‑40wt％。该方法避免复杂的反应流程和有机过氧化物生成造成的危险，提升了反应的安全性、降低了生产成本；反应产物的副产物也是MTBE的原料，经济收益好。

技术研发人员：李宁,徐家乐,李修仪,祝晓琳,李春义
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15