[发明专利]一种用于合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工业的催化技术领域，具体涉及一种用于合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂的制备方法。

背景技术

丙烯酸甲酯作为一种重要的化工原料，被用作有机合成中间体和合成高分子聚合物的单体。由丙烯酸甲酯合成的聚合物具有优良的粘接性、弹性、耐水及耐热性等，被广泛应用于涂料、纺织、制革、黏合剂、造纸、油漆、制药及染料等行业，且国内外需求量逐年递增。

作为生产丙烯酸甲酯的原料之一的醋酸甲酯是醋酸、聚乙烯醇以及精对苯二甲酸的生产中带来的大量副产物，目前的处理方式是随反应尾气排入大气或随溶剂废水排至污水处理装置。将价格相对低廉的醋酸甲酯用于合成高附加值的丙烯酸甲酯是一种高效环保的利用途径，符合我国废物资源利用和环境保护的国情，同时具有丰厚的经济价值。

通过醋酸甲酯与甲醛反应合成丙烯酸甲酯是典型的羟醛缩合反应，原料之一的甲醛可以来自三聚甲醛、甲缩醛以及福尔马林(甲醛的水溶液)。其中三聚甲醛和甲缩醛价格较昂贵，且在进入反应器前需要采用较为复杂的工艺预先将其在高温下分解为甲醛，对原料和工艺的投入成本增加使得生产效益降低。据研究表明，价格相对低廉的原料甲醛中含有大量的水，若被带入到反应器将导致活性组分颗粒发生迁移并长大，从而使催化剂的活性降低，这种现象造成催化剂不能用于长周期工业运转。然而，即使采用无水的三聚甲醛或甲缩醛为原料，水对催化剂的影响仍无法避免，因为水也是羟醛缩合反应的副产物。所以，无论采用何种原料，开发高水热稳定性、长寿命的工业催化剂都成为该领域发展的重要方向之一。

发明内容

本发明的目的在于解决传统方法制备的催化剂活性易下降的技术难题，提供一种合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂的制备方法。

本催化剂以助剂与活性组分两物种间特殊的相互作用为基础，实现两物种在分子尺度上的均匀混合，制得的催化剂活性组分均匀分散于载体基质表面。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂，其特征在于：所述催化剂的重量百分比组成为：活性组分Cs₂O：6-15wt％，氧化物助剂：1-5wt％，其余为氧化物载体的重量百分含量。

进一步的改进在于：所述的氧化物载体为二氧化硅、三氧化二铝、硅酸铝中的一种或几种的混合物。

进一步的改进在于：所述的二氧化硅、三氧化二铝、硅酸铝均为采用溶胶-凝胶法自制的非结晶的无定型相化合物。

进一步的改进在于：载体硅酸铝中三氧化二铝与二氧化硅的质量比为：1％-95％。

进一步的改进在于：载体的制备包括如下步骤：取载体的前驱体并用去离子水和少量无水乙醇的混合物进行溶解或稀释，配成0.5-1.0mol/L的溶液。加入少量的乙二胺，调节pH值，水解一定时间即获得溶胶，于60-100℃下干燥3-6小时，再在300-500℃下焙烧4-7小时，经研磨获得载体的粉末。

进一步的改进在于：所述的氧化物助剂为二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈中的任意一种或几种。

上述一种用于合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂的制备方法，采用分步浸渍法，具体步骤如下：

(1)取助剂的前驱体，用去离子水溶解制成助剂离子浓度为0.01-0.1mol/L的水溶液，称取一定重量的载体粉末并浸入溶液中，常温机械搅拌1-2小时，于80-120℃下干燥2-3小时，再在300-500℃下焙烧4-6小时，经研磨即得助剂改性的载体。

(2)取活性组分的盐，加去离子水溶解制成活性组分离子浓度为0.05-0.3mol/L的水溶液，称取一定重量的改性载体并浸入溶液中，常温机械搅拌1-2小时，于80-120℃下干燥2-3小时，再在300-500℃下焙烧4-6小时，即得所述的催化剂。

上述一种用于合成丙烯酸甲酯的高稳定性催化剂的制备方法，其特征在于：采用共浸渍法，具体步骤为：

取助剂的前驱体和活性组分的盐，加去离子水溶解分别制成助剂离子浓度为0.01-0.1mol/L和活性组分离子浓度为0.05-0.3mol/L的水溶液，将两种溶液混合后浸入一定重量的载体粉末，常温机械搅拌1-2小时，于80-120℃下干燥2-3小时，再在300-500℃下焙烧4-6小时，即得所述的催化剂。