一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂及其制备方法与流程

1000rpm。
15.上述技术方案中，步骤(1)中，所述的干燥，干燥温度为60～100℃，干燥时间为12～48小时。
16.上述技术方案中，步骤(2)中，所述的马弗炉煅烧，煅烧温度为380～600℃，煅烧时间3～12小时。
17.上述技术方案中，步骤(2)中，所述的片剂，直径为3～10mm，厚度为1～5mm。
18.上述技术方案中，所述的片剂型催化剂，催化使用后，使用过的催化剂经粉粹煅烧可重新活化，可返回到步骤(1)中作为原料氧化锆用于催化剂的制备中。
19.本发明还提供一种经过上述制备方法制备后得到的用于合成甲基异丙基酮的催化剂，所述的催化剂为片剂。
20.本发明还提供一种所述的用于合成甲基异丙基酮的催化剂在用于异丁酸和乙酸合成甲基异丙基酮方面的应用。
21.上述技术方案中，所述的用于合成甲基异丙基酮的催化剂在用于异丁酸和乙酸合成甲基异丙基酮时，使用方法包括以下步骤：
22.在固定的石英或不锈钢管式反应器中，将片剂型催化剂装在反应器的中间，用氮气置换，升至反应温度，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，进行反应，收集生成的产物；产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。
23.上述技术方案中，所述的混合物料每小时进样量与片剂型催化剂的质量比例为0.1～2:1，异丁酸和乙酸的摩尔比例为1:1.6～2.0，水的用量为异丁酸和乙酸总质量的10～20％，反应温度为400～480℃。
24.与现有技术相比，具有以下特点：
25.本发明采用纤维素用于氧化锆的粘结，保证了催化剂的结构和机械强度，高温煅烧纤维素会形成疏松多孔结构，增加了催化剂的活性面积，具有很好的吸附作用，提高了催化性能，能够提高选择性和转化率。同时由于催化剂由单一的氧化锆组成，回收时仅需粉粹后重新煅烧即可重复利用，大大减少三废的产生，符合绿色化学的理念。
具体实施方式
26.以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
27.实施例1
28.一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)催化剂的制备
30.将200g氧化锆和400g木质纤维素的1％水溶液混合均匀后，在室温下搅拌一小时(搅拌速度为800rpm)，搅拌均匀后过滤，在80℃下烘干48小时；
31.(2)催化剂的成型
32.将干燥后的催化剂碾碎成粉末，压片机压成直径5mm厚度3mm的片剂，放入马弗炉在560℃煅烧6小时，得到片剂型催化剂。
33.(3)催化剂的应用
34.在固定的不锈钢管式反应器中，将195g得到的片剂型催化剂装在反应器的中间，
用氮气置换，升至420℃，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，异丁酸和乙酸的摩尔比为1:1.6，含水10％，每小时通入混合物料195g，收集生成的产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。
35.实施例2
36.一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)催化剂的制备
38.将100g氧化锆和400g羧甲基纤维素的0.5％水溶液混合均匀后，在室温下搅拌一小时(搅拌速度为800rpm)，搅拌均匀后过滤，在100℃下烘干12小时；
39.(2)催化剂的成型
40.将干燥后的催化剂碾碎成粉末，压片机压成直径3mm厚度2mm的片剂，放入马弗炉在450℃煅烧12小时，得到片剂型催化剂。
41.(3)催化剂的应用
42.在固定的石英反应器中，将96g得到的片剂型催化剂装在反应器的中间，用氮气置换，升至430℃，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，异丁酸和乙酸的摩尔比为1:1.9，含水15％，每小时通入混合物料48g，收集生成的产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。
43.实施例3
44.一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)催化剂的制备
46.将200g煅烧后的回收氧化锆和400g木质纤维素的1％水溶液混合均匀后，在室温下搅拌一小时(搅拌速度为800rpm)，搅拌均匀后过滤，在80℃下烘干48小时；
47.(2)催化剂的成型
48.将干燥后的催化剂碾碎成粉末，压片机压成直径5mm厚度3mm的片剂，放入马弗炉在560℃煅烧6小时，得到片剂型催化剂。
49.(3)催化剂的应用
50.在固定的不锈钢管式反应器中，将195g得到的片剂型催化剂装在反应器的中间，用氮气置换，升至420℃，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，异丁酸和乙酸的摩尔比为1:1.6，含水10％，每小时通入混合物料195g，收集生成的产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。
51.对比例1
52.直接用二氧化锆催化，制备方法如下
53.(1)催化剂的成型
54.将200g氧化锆用压片机压成直径5mm厚度3mm的片剂，放入马弗炉在560℃煅烧6小时，得到片剂型催化剂。
55.(2)催化剂的应用
56.在不锈钢管式反应器中，将195g得到的片剂型催化剂装在反应器的中间，用氮气置换，升至420℃，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，异丁酸和乙酸的摩尔比为1:1.6，含水10％，每小时通入混合物料195g，收集生成的产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。
57.各实施例和比较例得到的催化剂性能见表1
58.表1不同实施例催化剂的催化效果
[0059][0060][0061]
连续运行240小时后催化性能数据见表2
[0062]
表2运行240小时后催化性能
[0063]
序号异丁酸转化率(％)甲基异丙基酮选择性(％)甲基异丙基酮收率(％)实施例179.54％90.83％72.24％实施例280.59％89.00％71.72％实施例379.89％90.01％71.91％对比例460.02％90.45％54.29％
[0064]
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)催化剂的制备将氧化锆和纤维素水溶液混合均匀后，在室温下搅拌一小时，搅拌均匀后过滤、烘干得到干燥的催化剂；(2)催化剂的成型将步骤(1)中干燥后的催化剂碾碎成粉末，粉末送入压片机压片成片剂，片剂再放入马弗炉煅烧，得到片剂型催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的纤维素水溶液，指的是木质纤维素、木质素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或者羧甲基纤维素的水溶液，其中溶质纤维素的质量浓度为0.01％～1％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的氧化锆，和纤维素水溶液中纤维素的质量比为10:1～100:1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的在室温下搅拌一小时，搅拌速度为800-1000rpm；步骤(1)中，所述的干燥，干燥温度为60～100℃，干燥时间为12～48小时；步骤(2)中，所述的马弗炉煅烧，煅烧温度为380～600℃，煅烧时间3～12小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的片剂，直径为3～10mm，厚度为1～5mm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的片剂型催化剂，催化使用后，使用过的催化剂经粉粹煅烧可重新活化，可返回到步骤(1)中作为原料氧化锆用于催化剂的制备中。7.一种经过权利要求1-6任一项所述的制备方法制备后得到的用于合成甲基异丙基酮的催化剂。8.一种权利要求7所述的用于合成甲基异丙基酮的催化剂在用于异丁酸和乙酸合成甲基异丙基酮方面的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的用于合成甲基异丙基酮的催化剂在用于异丁酸和乙酸合成甲基异丙基酮时，使用方法包括以下步骤：在固定的石英或不锈钢管式反应器中，将片剂型催化剂装在反应器的中间，用氮气置换，升至反应温度，通入异丁酸、乙酸和水的混合物料，进行反应，收集生成的产物；产物用带氢火焰离子检测器的气相色谱进行检测分析。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的混合物料每小时进样量与片剂型催化剂的质量比例为0.1～2:1，异丁酸和乙酸的摩尔比例为1:1.6～2.0，水的用量为异丁酸和乙酸总质量的10～20％，反应温度为400～480℃。

技术总结
本发明公开了一种用于合成甲基异丙基酮的催化剂及其制备方法，将氧化锆和纤维素水溶液混合均匀后，在室温下搅拌一小时，搅拌均匀后过滤、烘干得到干燥的催化剂；将干燥后的催化剂碾碎成粉末，粉末送入压片机压片成片剂，片剂再放入马弗炉煅烧，得到片剂型催化剂。本发明将纤维素用于催化剂的粘合，提高催化剂的粘结性能，同时在煅烧时除去纤维素造成疏松多孔结构，提高催化活性，同时由于催化剂组成单一，催化剂回收利用简便不额外产生废物。催化剂回收利用简便不额外产生废物。


技术研发人员：吴孝举 马晨 王宝林 高信廷 余金健 冯广军
受保护的技术使用者：辽宁优创植物保护有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/3/24