[发明专利]一种用于吡啶烷基化制备2-甲基吡啶的催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于吡啶烷基化制备2‑甲基吡啶的催化剂，包括基体、第一助剂与第二助剂；基体为钠型分子筛，第一助剂为Ba、Mg、Ni、Ca、Fe中的一种或多种，有助于提高吡啶的转化率，第二助剂为Co、Bi、Cu、Zn中的一种或多种，有助于提高2‑甲基吡啶的选择性；采用离子交换法或浸渍法将第一助剂与第二助剂引入至基体上。本发明还公开了所述的催化剂在催化吡啶烷基化制备2‑甲基吡啶的方法，以甲醇与吡啶为反应原料，氮气作为载气，反应得到2‑甲基吡啶等产物。本发明催化剂中第一助剂有助于提高吡啶的转化率，第二助剂可提高2‑甲基吡啶的选择性，可由甲醇与吡啶高选择性制备2‑甲基吡啶，且催化剂具有良好的再生性能。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于吡啶烷基化制备2-甲基吡啶的催化剂及制备方法和应用。

背景技术

2-甲基吡啶是重要的化工中间体，在精细化工领域有着广泛的应用。2-甲基吡啶可用来制备2-乙烯基吡啶，2-乙烯基吡啶与丁二烯和苯乙烯共聚制得的丁苯吡胶乳是橡胶工业的重要原料；2-甲基吡啶还用于医药工业制氨丙嘧吡啶，长效磺胺、抗矽肺病药、泻药和胶片感光剂的添加物，染料中间体和橡胶促进剂等。目前国内外2-甲基吡啶的生产工艺路线主要有：(1)乙醛与氨气气相法生产2-甲基吡啶与4-甲基吡啶，但其产物复杂，2-甲基吡啶摩尔收率较低；(2)乙烯或乙炔与氨制备2-甲基吡啶，产物沸点接近，分离困难；(3)以丙酮与丙烯腈为原料生产2-甲基吡啶，该工艺分两步反应，副反应较多。

目前，制备2-甲基吡啶的工艺大多是在传统工艺路线基础上进行改良优化。中国专利申请CN1869023A公布了一种乙炔乙腈法合成2-甲基吡啶方法，将乙炔、乙腈在温度130-170℃、压力1.0MPa下利用有机钴催化制得含2-甲基吡啶90％以上的粗品。该法需在无水无氧条件下反应，需对原料乙腈与有机钴催化剂进行无氧化处理，过程复杂且不能连续生产。中国专利CN105384683A公布了一种2-甲基吡啶、4-甲基吡啶的生产方法，以苯胺为原料，流经装有分子筛的固定床反应器，缩合生成二苯胺、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、吖啶、4-氨基联苯等混合物。由于产物种类复杂需多级精馏才可分离，后处理成本较高。中国专利CN1886195A公布了一种合成2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的方法，该方法以乙醛与氨气为原料，负载杂多酸的基料作为催化剂制备2-甲基吡啶与4-甲基吡啶，但所给出的实施例中乙醛向甲基吡啶的转化率最高只有70％，且并未给出甲基吡啶的具体组成。目前还未见到关于吡啶与甲醇烷基化制备2-甲基吡啶的报道。

发明内容

针对现有2-甲基吡啶生产工艺中所存在的副反应多且产物难以分离的问题，本发明提出了一种吡啶直接烷基化制备2-甲基吡啶的催化剂，将该催化剂用于吡啶烷基化制备2-甲基吡啶，可实现高选择性的制备2-甲基吡啶，为工业生产提供了一种新的思路。

本发明的目的是以如下技术方案实现的：

一种用于吡啶烷基化制备2-甲基吡啶的催化剂，所述的催化剂包括基体、第一助剂与第二助剂；所述的基体为钠型分子筛；所述的第一助剂为Ba、Mg、Ni、Ca、Fe中的一种或多种；所述的第二助剂为Co、Bi、Cu、Zn中的一种或多种。

所述的钠型分子筛为NaX分子筛、NaY分子筛、NaBeta分子筛中的一种或多种，优选为NaX分子筛、NaY分子筛的一种或多种；

所述的催化剂是以钠型分子筛为基体，通过浸渍法或离子交换法分别引入第一助剂、第二助剂制得的。

优选的，所述的催化剂是以钠型分子筛为基体，通过离子交换法分别引入第一助剂、通过浸渍法引入第二助剂制得的。

所述引入第一助剂的离子交换法中的离子交换度为10-100％，优选为50-100％；所述第二助剂的负载量为分子筛基体质量的1-20％，优选为1-10％。

本发明的另一个目的是提供所述的用于吡啶烷基化制备2-甲基吡啶催化剂的制备方法，包括如下步骤：