一种用于硝基苯磺化的钒催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于硝基苯磺化的钒催化剂，由V2O5、K2SO4、铝盐、钙盐和硅载体组成，其中，V2O5的质量含量为20-30%，K2SO4的质量含量为5.5-10%，铝盐以Al2O3计量的质量含量为1-2.5%、钙盐以CaO计量的质量含量为5.5-10%、余量为硅载体。本发明所得的硝基苯磺化的钒催化剂，具有耐发烟硫酸腐蚀、强度高、活性稳定、有效组分流失率低、目的产物产率高等优点；能够套用5次以上，套用5次后活性组分五氧化二钒流失率小于10%，节约了生产成本，减少了废酸处理的难度，减小了对环境的污染。
【专利说明】一种用于硝基苯磺化的钒催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种用于硝基苯磺化的钒催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在化工行业当中，硝基苯的磺化反应是一类很重要的化工反应。传统的磺化反应所用到的磺化剂主要是发烟硫酸，催化剂为五氧化二钒粉末。由于五氧化二钒会与发烟硫酸反应，因此催化剂五氧化二钒在反应结束后无法回收重复利用，后续的分离工艺难度大，而且反应后的废酸也很难处理。在生产上会造成资金的浪费，并对环境造成污染。
【发明内容】
[0003]本发明目的是在于提供一种用于硝基苯磺化的钒催化剂及其制备方法，有效地解决了磺化反应结束后五氧化二钒不能重复利用的问题，且重复利用多次后五氧化二钒流失很小。
[0004]为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现:
[0005]一种用于硝基苯磺化的钒催化剂，由V205、K2SO4、铝盐、钙盐和硅载体组成，其中，V2O5的质量含量为20-30%，K2SO4的质量含量为5.5-10%，铝盐以Al2O3计量的质量含量为
1-2.5%、钙盐以CaO计量的质量含量为5.5_10%、余量为硅载体。
[0006] 申请人:经研究发现:在钒-钾-硅催化剂体系中加入铝盐和钙盐作为载体的结构助剂，增加了五氧化二钒与载体之间的相互作用，使催化剂表面形成致密的网状结构，有效地将活性组分五氧化二钒牢固的键合在硅载体上，达到了催化剂在液相发烟硫酸存在的环境下重复多次使用的目的，且催化效率高。
[0007]本申请硝基苯磺化的钒催化剂为小球状，反应时，悬浮在反应物中，反应完毕后，催化剂过滤即可，然后套用于下一次的反应。
[0008]为了提高催化剂的耐硫酸性能，选用二氧化硅类载体，所选硅载体优选为SBA-15、MCM-41、ZSM-5或硅溶胶中的一种或两种以上任意配比的混合物。
[0009]为了增强五氧化二钒与载体的相互作用，钙盐为硝酸钙、氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙中的一种或两种以上任意配比的混合物。
[0010]为了进一步增强五氧化二钒与载体的相互作用，铝盐为硝酸铝、氧化钙、磷酸二氢铝、氢氧化铝或硫酸铝中的一种或两种以上任意配比的混合物。
[0011]上述的用于硝基苯磺化的钒催化剂的制备方法，包括顺序相接的如下步骤:
[0012]A、将五氧化二钒和氢氧化钾溶于水，并用H2SO4中和制得V2O5-K2SO4胶状液体，其中，V2O5 浓度为 50g/L-300g/L ；
[0013]B、将硅载体、步骤A所得的胶状液体、铝盐和钙盐混匀、并碾压、干燥、焙烧、过筛，即得。
[0014]为了增加钒催化剂在溶液中的分散效果和使用次数，步骤C中，过筛后钒催化剂的粒径为2-5mm,形状为球状物。[0015]本发明未特别说明的技术均为现有技术。
[0016]本发明所得的硝基苯磺化的钒催化剂，具有耐发烟硫酸腐蚀、强度高、活性稳定、有效组分流失率低、目的产物产率高等优点；能够重复使用5次以上，重复使用5次后活性组分五氧化二钒流失率小于10%，节约了生产成本，利于最终磺化产品的分离纯化，而且增加了资源的利用率，减少了废酸处理的难度，减小了对环境的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为实施例3中所得钒催化剂重复使用后五氧化二钒的含量。
【具体实施方式】
[0018]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0019]硝基苯磺化反应实验方法:
[0020]在装有搅拌器、防爆膜及温度计的圆底烧瓶中，加入17g硝基苯和0.5-2.5g催化剂，将物料进行充分的搅拌；接着在室温下滴加32.2gll0%的发烟硫酸，同时控制料液温度<90oC，2小时内滴加完毕；随后将物料缓慢加热至105oC，搅拌反应5小时，反应结束。取少量产物，经液相色谱仪检测分析(内标法)硝基苯转化率和间硝基苯磺酸收率。
[0021]催化剂经过滤、烘干回收后，连续套用5次，考察催化剂的使用寿命。
[0022]
【权利要求】
1.一种用于硝基苯磺化的钒催化剂，其特征在于:由V205、K2S04、铝盐、钙盐和硅载体组成，其中，V2O5的质量含量为20-30%，K2SO4的质量含量为5.5-10%，铝盐以Al2O3计量的质量含量为1-2.5%、钙盐以CaO计量的质量含量为5.5_10%、余量为硅载体。
2.如权利要求1所述的用于硝基苯磺化的钒催化剂，其特征在于:硅载体为SBA-15、MCM-41、ZSM-5或硅溶胶中的一种或两种以上任意配比的混合物。
3.如权利要求1或2所述的用于硝基苯磺化的钒催化剂，其特征在于:钙盐为硝酸钙、氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙中的一种或两种以上任意配比的混合物。
4.如权利要求1或2所述的用于硝基苯磺化的钒催化剂，其特征在于:铝盐为硝酸铝、氧化钙、磷酸二氢铝、氢氧化铝或硫酸铝中的一种或两种以上任意配比的混合物。
5.权利要求1-4任意一项所述的用于硝基苯磺化的钒催化剂的制备方法，其特征在于:包括顺序相接的如下步骤: A、将五氧化二钒和氢氧化钾溶于水，并用H2SO4中和制得V2O5-K2SO4胶状液体，其中，V2O5 浓度为 50g/L-300g/L ； B、将硅载体、步骤A所得的胶状液体、铝盐和钙盐混匀、并碾压、成型、干燥、焙烧、过筛，即得。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于:步骤C中，过筛后钒催化剂的粒径为2-5mm，形状为球状物。
【文档编号】B01J27/055GK103752336SQ201410007546
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】沈悦欣, 秦述春, 张世权, 秦益鹏 申请人:南京云高新型材料有限公司