[发明专利]一种丙酮加氢合成甲基异丁基酮催化剂的制法及用途

说明书

技术领域

本发明属于催化技术领域，为一种丙酮加氢合成甲基异丁基酮催化剂的制法及用途；具体而言，涉及一种丙酮加氢一步法合成甲基异丁基酮的催化剂的制备方法及其用途加氢一步法合成甲基异丁基酮的工艺流程。

背景技术

甲基异丁基甲酮(MIBK)是一种优良的中沸点溶剂和化工中间体，可用作油漆、硝化纤维、乙基纤维、录音录像磁带、石蜡及多种天然合成树脂溶剂；润滑油精制中的脱蜡剂；稀土金属、钽铌盐的萃取剂；防老剂的原料；农药萃取剂等。近年来，随着应用领域的不断扩大，国内外需求量不断增加，因此研究开发新型的合成催化剂及工艺路线具有重要的意义。

目前工业上生产MIBK仍采用传统的三步法，即丙酮在碱催化作用下缩合得到二丙醇酮，然后在酸催化作用下二丙醇酮脱水生成异丙叉丙酮，再在镍或铜系作用和中压下加氢最后得到MIBK。该工艺流程复杂，生产周期长，成本高、能耗大而缺乏竞争力。

近年来，丙酮一步法合成MIBK的研究越来越受到重视。这一方法集酮缩合、脱水和加氢三步于一个反应器内完成，具有工艺流程短、投资少和生产成本低等优点，代表了MIBK生产工艺的发展方向，有广阔的应用前景。其技术的关键在于高活性和选择性的催化剂的开发。

US3953517、CN 1288782A和CN1457927A公开了丙酮合成甲基异丁基酮的催化剂及其制备方法。该催化剂采用树脂作为载体，以金属钯为活性金属。该类催化剂转化率和选择性均较好，寿命较长，但运转中树脂上的磺酸根有流失，对设备有腐蚀性，担载在树脂上的钯易流失。

CN 1385241A公开了一种合成甲基异丁基酮的催化剂及其制备方法。催化剂的重量百分比组成为：Pd：0.051～0.750％，ZSM-5分子筛：99.250～99.949％。在温度220℃、压力2.5MPa、体积空速1.5h^-1条件下，使用该催化剂可将丙酮一步加氢合成甲基异丁基酮。CN1069674A和US3666816分别公开了合成甲基异丁基酮的Pd/Al₂O₃和Pd/分子筛催化剂。该类催化剂虽然具有钯不易流失、不腐蚀设备等优点，但遇水强度下降较快，寿命较短(＜2000h)。另外，由于使用昂贵的钯和ZSM-5作为主要组分，成本较高，且反应温度和压力较高，操作条件苛刻。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种丙酮加氢一步法合成甲基异丁基酮的催化剂的制备方法及其用途加氢一步法合成的工艺流程。本发明的催化剂是由镍、过渡金属氧化物和氧化铝组成，采用浸渍法制备，制备方法简单，具有良好的活性、稳定性和选择性，由于选用无机载体，不存在Pd/树脂催化剂在运转初期磺酸根流失造成的设备腐蚀问题；此外，以非贵金属镍为活性组分，克服了钯系催化剂活性组分易流失、成本高的缺点，可大幅降低MIBK的生产成本。

本发明首先提供一种丙酮加氢一步法合成甲基异丁基酮催化剂的制法，其特征在于：重量百分比组成为3.0～40.0wt％的镍、10.0～50.0wt％的过渡金属氧化物和余量的氧化铝。所述的过渡金属氧化物指氧化锌、氧化锰、氧化锆、氧化铬、氧化铜、氧化铁、氧化钒、二氧化钛中的一种或多种。

制备包括两种工序：

工序之一具体步骤如下：

1)首先将氧化铝、过渡金属氧化物、造孔剂和助挤剂混合均匀，成型、干燥、焙烧制得复合载体；干燥温度为80～150℃，优选90～120℃；干燥时间为6～15小时，优选8～12小时；焙烧温度为400～750℃，优选450～600℃；时间为1～6小时，优选2～4小时；

2)将步骤1)制得的载体在330～600℃下纯水蒸气处理1～10小时，优选400～550℃和4～8小时；处理时总用水量与催化剂的重量比为5～15，优选重量比6～12；

3)用镍的可溶性盐的水溶液浸渍步骤2)制得的载体，干燥、焙烧制得催化剂；浸渍时浸渍液的用量为每克载体0.5～2.0ml，所述镍的可溶性盐选自硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍、氯化镍等中的一种或多种，优选硝酸镍/或乙酸镍；浸渍温度为室温～85℃；干燥温度为80～150℃，优选95～120℃；时间为6～15小时，优选8～12小时；焙烧温度为300～550℃，优选350～500℃；时间为1～6小时，优选2～4小时。

该工序方法中，2)、3)步的顺序可以颠倒，即步骤1)制得的载体先按步骤3)的方法引入活性金属镍，然后再按步骤2)的方法进行水热处理。

工序之二具体步骤如下：