一种合成丙二醇二甲醚的催化剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于制备丙二醇二甲醚，具体涉及一种合成丙二醇二甲醚的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、丙二醇二甲醚化学名1,2-二甲氧基丙烷，结构式为:ch3och2ch(ch3)och3。丙二醇二甲醚作为一种新型低毒、易使阳离子类物质溶剂化的非质子极性溶剂，可用于电化学、极性有机反应、阴离子聚合、配位离子聚合等化学工艺领域；用于萃取、稳定作用等物理加工领域；也可用于润滑剂、织物、药品、农药等工业产品；还能广泛应用于清洗剂、提取剂、稳定剂、助溶剂、有机合成反应溶剂、添加剂、润湿溶剂等。

2、根据经典的醚化合成方法，目前丙二醇二甲醚的合成主要有以下三种方法：（1）丙二醇甲醚与甲醇进行分子间脱水，此反应过程中还易发生相同分子间脱水，生成一系列副产物醚，影响产品的纯度；（2）环氧丙烷与甲醚进行开环反应，此反应在加压条件下进行，环氧键打开时易发生环氧丙烷的聚合，形成一系列较高分子同系化合物合物；（3）威廉森(williamson)醚化合成法，传统的威廉森醚化合成法是先将丙二醇甲醚与金属钠(或nanh )作用生成丙二醇甲醚钠，然后与卤甲烷反应生成丙二醇二甲醚：在此反应过程中，有气体产生并排出，使反应平衡向右进行，有利于丙二醇二甲醚生成，但由于使用金属钠，反应的安全性较差。cn1241888c丙二醇二甲醚的合成方法，以丙二醇甲醚、碱和烷基化剂为原料，聚烷撑双烷基醚为催化剂，在40℃-90℃的反应温度中进行反应制得丙二醇二甲醚产品，该路线虽然反应条件温和，但是需要加入额外的碱源和烷基化剂，导致目标产物分离困难，能耗增大，同时会带来严重的环境污染，不符合绿色化学的发展理念。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供一种合成丙二醇二甲醚的催化剂及其制备方法，同时，本发明还提供以合成气和甲缩醛为原料、在所述催化剂的作用下制备丙二醇二甲醚的方法，工艺流程简单，经济环保。

2、一种合成丙二醇二甲醚的催化剂，所述催化剂为复合氧化物催化剂，由载体和负载在所述载体上的活性组分组成，所述载体为ceo2和zro2，所述活性组分为金属m的氧化物，所述金属m为cu、zn、al、cr、fe、co、ni、mn中的至少两种；所述催化剂按照重量比100%计，活性组分的占比为10-50%，其余为载体。

3、优选地，所述载体中，ceo2和zro2的比例为1:1。

4、优选地，所述活性组分中，任意一种金属氧化物的含量占活性组分的重量比为n，10%≤n≤90%。

5、所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）将金属m、ce、zr的水溶性盐、沉淀剂溶于水中，控制ph为8-9，在35-45℃下搅拌，形成水溶液；

7、（2）将所述水溶液升温至90-150℃，搅拌反应6-15h，冷却后，过滤洗涤至中性，干燥，焙烧。

8、优选地，步骤（2）中，以2-5℃/min升温至90-150℃。

9、优选地，步骤（2）中，所述搅拌的速度为20-60rpm。

10、优选地，所述干燥的条件为在80-120℃下干燥12h-20h；所述焙烧的条件为以1-5℃/min升温至450 ℃-600℃，焙烧5-10h。

11、优选地，所述沉淀剂为氨水、尿素、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

12、合成丙二醇二甲醚的方法，具体如下：以合成气和甲缩醛为原料，将催化剂装入固定床反应器中，合成气通过高压气瓶进样，甲缩醛通过平流泵进入气化炉气化后进入固定床反应器中，反应温度为120-200℃，反应压力1-4mpa，反应产物经过冷凝管液化收集；所述催化剂为本发明所述合成丙二醇二甲醚的催化剂。

13、优选地，所述合成气的流量为20-100ml/min，甲缩醛的液体空速为1-10h-1，合成气的碳氢比为2-6。

14、本发明合成丙二醇二甲醚的原理如下：。

15、本发明的优点：

16、（1）本发明提供的催化剂，能催化合成气和甲缩醛合成丙二醇二甲醚，该工艺属于煤基路线，流程简单，经济环保，成本低，副产物为水，符合绿色化学的发展理念，同时产物易于分离提纯，能耗低；

17、（2）所述催化剂在催化制备丙二醇二甲醚时，采用固定床反应器，具有产物选择性高、催化剂寿命长的优势，提供了一种以合成气和甲缩醛为原料制备丙二醇二甲醚的新方法；

18、（3）该催化剂制备方法简单，原料来源广，成本较低，适合大批量生产，同时反应条件温和，具有良好的工业应用前景。

技术特征：

1.一种合成丙二醇二甲醚的催化剂，其特征在于：所述催化剂为复合氧化物催化剂，由载体和负载在所述载体上的活性组分组成，所述载体为ceo2 和zro2，所述活性组分为金属m的氧化物，所述金属m为cu、zn、al、cr、fe、co、ni、mn中的至少两种；所述催化剂按照重量比100%计，活性组分的占比为10-50%，其余为载体。

2.根据权利要求1所述合成丙二醇二甲醚的催化剂，其特征在于：所述载体中，ceo2 和zro2的比例为1:1。

3.根据权利要求2所述合成丙二醇二甲醚的催化剂，其特征在于：所述活性组分中，任意一种金属氧化物的含量占活性组分的重量比为n，10%≤n≤90%。

4.权利要求1-3任一项所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，以2-5℃/min升温至90-150℃。

6.根据权利要求5所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述搅拌的速度为20-60rpm。

7.根据权利要求6所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，其特征在于：所述干燥的条件为在80-120℃下干燥12h-20h；所述焙烧的条件为以1-5℃/min升温至450 ℃-600℃，焙烧5-10h。

8.根据权利要求7所述合成丙二醇二甲醚的催化剂的制备方法，其特征在于：所述沉淀剂为氨水、尿素、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

9.合成丙二醇二甲醚的方法，其特征在于：所述方法如下：以合成气和甲缩醛为原料，将催化剂装入固定床反应器中，合成气通过高压气瓶进样，甲缩醛通过平流泵进入气化炉气化后进入固定床反应器中，反应温度为120-200℃，反应压力1-4mpa，反应产物经过冷凝管液化收集；所述催化剂为权利要求1-3任一项所述催化剂。

10.根据权利要求9所述合成丙二醇二甲醚的方法，其特征在于：所述合成气的流量为20-100ml/min，甲缩醛的液体空速为1-10h-1，合成气的碳氢比为2-6。

技术总结
本发明公开一种合成丙二醇二甲醚的催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂为复合氧化物催化剂，由载体和负载在所述载体上的活性组分组成，所述载体为CeO2和ZrO2，所述活性组分为金属M的氧化物，所述金属M为Cu、Zn、Al、Cr、Fe、Co、Ni、Mn中的至少两种；所述催化剂按照重量比100%计，活性组分的占比为10‑50%，其余为载体。所述催化剂能催化合成气和甲缩醛合成丙二醇二甲醚，属于煤基路线，流程简单，经济环保，成本低，副产物为水，符合绿色化学的发展理念，同时产物易于分离提纯，能耗低。

技术研发人员：袁亚飞,张磊,魏超,张亮
受保护的技术使用者：陕西延长石油（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16