[发明专利]环氧化合物水合制备1,2-二醇的催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧化合物水合制备1，2-二醇的催化剂及制备方法和应用，具体是用环氧化合物为原料直接水合制备1，2-二醇的催化剂及应用方法。 

背景技术

1，2-二醇作为重要的有机化工原料，主要用于合成聚酯树脂、防冻剂、化妆品、摄影材料、润滑剂、医药中间体及多种精细化学品等。工业上，直接催化水合环氧化合物制备1，2-二醇合成法是最具有应用前景的工艺路线之一。因此，近年来，开发高效的耐水催化剂一直是此研究方向的热点，也是国内外众多科研机构和企业有待攻克的难题。 

近几十年来，用于催化该反应的系列催化剂及相关专利技术相继被各大研究机构和公司开发出来，其中大部分开发主要集中在各种固体/液体类酸碱催化剂，包括硫酸、环状有机胺、阳离子或阴离子交换的树脂、高分子有机硅烷胺盐、大环螯合化合物以及负载型金属氧化物。尽管相关技术取得了较高的二醇收率，同时也不可避免的面临一些技术缺陷：如生产过程中易造成设备腐蚀严重，造成生产隐患；为了避免生产过程中部分二醇产物在催化剂的作用下二聚或三聚而形成大量的副产物，因而采用加大水的投料量(水与环氧化合物的摩尔比大于20)以达到稀释的目的。虽然该措施有效的抑制了副产的形成，但后续提纯过程消耗了大量的能源，造成生产成本大幅提升。 

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧化合物水合制备1，2-二醇的催化剂及制备方法和应用。本发明可以解决传统二醇制备工艺中高水比、高能耗及环境污染等问题，该催化剂具有较强的酸性及优异的稳定性，在环氧化合物直接水合制备二醇的反应中，在接近室温(40℃)且低水比(例如水与环氧化合物的摩尔比为2)的条件下即可催化取得优异的催化活性和二醇选择性。 

本发明提供的用于环氧化合物直接水合制备1，2-二醇的催化剂是以商业化的Beta沸石分子筛为原料，经酸处理和通过焙烧引入活性中心金属制成，制备方法是，按计量将酸处理后的Beta沸石分子筛与有机金属化合物前驱体混合，焙烧。 

所述的金属负载量为催化剂质量的1-5％；所述的金属为锡、锆或钛；所述的酸处理为浓硝酸，盐酸或草酸处理；所述的有机金属化合物前驱体为二甲基二氯化锡、双环戊二烯基二氯化锆或双环戊二烯基二氯化钛； 

所述的环氧化合物为环氧环己烷、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧丁烷和环氧苯乙烷；所述的1，2-二醇为1，2-环己二醇、乙二醇、1，2-丙二醇、3-氯-1，2-丙二醇、1，2-丁二醇和苯基乙二醇。 

本发明提供的用于环氧化合物直接水合制备1，2-二醇的催化剂的制备方法包括下述步骤： 

1)将Beta分子筛原粉(摩尔比：SiO₂/Al₂O₃＝25-100)在浓酸(浓硝酸，浓盐酸或草酸溶液)的条件下进行处理，处理温度为25-150℃，处理时间1-40h； 

2)将酸处理后的催化剂混合物进行减压抽滤，得到的滤饼水洗至中性后，于鼓风干燥箱中恒温12-24小时，温度为80-120℃； 

3)与有机金属化合物前驱体在研磨中混合均匀，然后将混合物置于马弗炉中焙烧，焙烧温度为350-650℃，焙烧时间为6-12h； 

本发明提供的用于环氧化合物直接水合制备二醇的催化剂的应用方法包括下述步骤： 

1)将催化剂、环氧化合物和水置于压力反应釜中，密闭，用氮气清洗反应器排出反应器中的空气，然后向反应釜中打入氮气维持1.0Mpa压力； 

2)将压力反应釜置于预热好的反应器上搅拌反应，即可制得产物。反应条件为40-80℃，反应时间为4-6h。 

3)产物用气相色谱分析。 

环氧化合物与水的摩尔比为1∶1-10，搅拌速率为800转/分钟； 

所述催化剂与环氧化合物的投料比为1∶100(g/mmol)。 

本发明催化剂酸性较强，可直接应用，制备过程简单易操作，结构性能稳定，催化剂能在接近室温和低水比的温和条件下用于在环氧化合物催化水合制二醇反应中，并表现出优异的催化活性和较高的二醇选择性，反应结束后仅通过焙烧就可多次循环使用，催化活性无明显下降；该催化剂制备过程简单，并且成本低廉，催化工艺环保无污染，可在环氧化合物水合制备二醇的反应中大规模推广应用。 

附图说明

图1为所制备催化剂的SEM图。 

图2为所制备分子筛催化剂的XRD图。 

图3为所制备催化剂的UV-vis图。 

具体实施方式