一种改性镁铝水滑石催化剂及其制备方法和应用

本发明属于化工催化剂，具体涉及一种改性镁铝水滑石催化剂、制备方法及其在以苯酚与碳酸二甲酯为原料合成苯甲醚反应中应用。

背景技术：

1、苯甲醚是一种重要的有机化工原料，在涂料、染料、油漆、医药、塑料、香料、树脂、合成纤维以及医疗等领域具有非常广阔的应用前景，目前工业上合成苯甲醚的主要原料是苯酚与硫酸二甲酯，硫酸二甲酯为剧毒物，会产生大量的高毒性的废水及固体废弃物，对环境造成了十分严重的污染。碳酸二甲酯是一种低污染、环境友好的新兴绿色化工原料，其作为甲基化试剂与苯酚反应合成苯甲醚的过程，对环境无害、无毒、无污染，受到了广泛关注。研究开发新的以苯酚与碳酸二甲酯为原料合成苯甲醚的催化剂及反应工艺成为当前亟待研究的重要课题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供了一种改性镁铝水滑石催化剂及其制备方法及其在以苯酚与碳酸二甲酯为原料合成苯甲醚反应中应用。本发明通过水蒸气处理镁铝水滑石催化剂表面，控制氧化铝在表面的组成，达到调变催化剂表面酸碱性的目的，获得高活性高稳定性的改性镁铝水滑石催化剂，以苯酚为原料，碳酸二甲酯为烷基化试剂，采用改性镁铝水滑石催化剂，在常压条件下合成苯甲醚，催化反应温度低，催化活性高，产物选择性高，较现有的苯甲醚的合成工艺具有明显的优势。

2、本发明目的是通过以下方式实现：

3、本发明提供一种改性镁铝水滑石催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将含有镁盐和铝盐的混合溶液与碱性溶液进行共沉淀，过滤，干燥，焙烧后获得镁铝水滑石；

5、(2)将步骤(1)得到的镁铝水滑石在含水蒸汽浓度为1％-50％的惰性气体中于150-600℃下处理1-24h，即得。

6、进一步地，步骤(1)中共沉淀过程的ph维持在9～11，温度维持在20～40℃。

7、进一步地，步骤(1)中焙烧温度为400～500℃，焙烧时间为2～10h。

8、进一步地，步骤(1)中镁铝摩尔比为1:5～5:1，优选为3:2～2:1。

9、进一步地，步骤(1)中所述镁盐为镁的硝酸盐、氯盐或硫酸盐中一种或两种以上的组合，所述铝盐为铝的硝酸盐、氯盐或硫酸盐中一种或两种以上的组合。

10、进一步地，步骤(1)中所述的碱性溶液为含有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上的溶液。

11、进一步地，步骤(2)中处理温度为300-400℃；处理时间为5-10h；水蒸气的浓度为10％-20％。

12、进一步地，步骤(2)中惰性气体为氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或两种以上的混合气体。

13、本发明另一方面提供上述的制备方法制得的改性镁铝水滑石催化剂。

14、本发明还提供一种利用上述的改性镁铝水滑石催化剂催化苯酚与碳酸二甲酯制备苯甲醚的方法，包括以下步骤：将苯酚和碳酸二甲酯的混合溶液汽化后与载气混合，通入装有所述改性镁铝水滑石催化剂的反应器中，于150-300℃下进行气固相反应，得到苯甲醚。

15、进一步地，反应温度为180～250℃，反应压力为常压。

16、进一步地，苯酚和碳酸二甲酯的摩尔比为1:1～1:5，优选1:3。

17、进一步地，所述的载气为氮气、氩气、氦气、二氧化碳和氖气中的一种或两种以上的混合气体。

18、本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

19、本发明以改性镁铝水滑石为催化剂，通过固定床反应器，以苯酚与碳酸二甲酯为原料合成苯甲醚，在常压条件下完成了高效催化转化，实现了苯甲醚的绿色合成。本发明的催化剂制备过程简单，催化剂成本较低，固体催化剂易与产品分离，催化反应活性较高，苯甲醚收率较高，在最优的合成条件下，苯甲醚收率大于99.5％，选择性大于99.8％。

技术特征：

1.一种改性镁铝水滑石催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中共沉淀过程的ph维持在9～11，温度维持在20～40℃；焙烧温度为400～500℃，焙烧时间为2～10h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中镁铝摩尔比为1:5～5:1，优选为3:2～2:1；所述镁盐为镁的硝酸盐、氯盐或硫酸盐中一种或两种以上的组合，所述铝盐为铝的硝酸盐、氯盐或硫酸盐中一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的碱性溶液为含有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上的溶液。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中处理温度为300-400℃；处理时间为5-10h；水蒸气的浓度为10％-20％；惰性气体为氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或两种以上的混合气体。

6.权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的改性镁铝水滑石催化剂。

7.一种利用权利要求6所述的改性镁铝水滑石催化剂催化苯酚与碳酸二甲酯制备苯甲醚的方法，其特征在于，包括以下步骤：将苯酚和碳酸二甲酯的混合溶液汽化后与载气混合，通入装有所述改性镁铝水滑石催化剂的反应器中，于150-300℃下进行气固相反应，得到苯甲醚。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，反应温度为180～250℃，反应压力为常压。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，苯酚和碳酸二甲酯的摩尔比为1:1～1:5，优选1:3。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的载气为氮气、氩气、氦气、二氧化碳和氖气中的一种或两种以上的混合气体。

技术总结
本发明公开了一种改性镁铝水滑石催化剂及其制备方法和应用，属于化工催化剂技术领域。本发明通过水蒸气处理镁铝水滑石催化剂表面，控制氧化铝在表面的组成，达到调变催化剂表面的酸碱性的目的，获得高活性高稳定性的改性镁铝水滑石催化剂，以苯酚为原料，碳酸二甲酯为烷基化试剂，采用改性镁铝水滑石催化剂，在常压条件下合成苯甲醚，催化反应温度低，催化活性高，产物选择性高，较现有的苯甲醚的合成工艺具有明显的优势。

技术研发人员：黄家辉,张少华,杨民
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17