[发明专利]一种由乙酸合成丙烯酸的方法

说明书

本发明涉及一种丙烯酸的制备方法，具体涉及一种由乙酸溶液为原料，经过氧化‑缩合制备丙烯酸。该催化反应在固定床反应器中进行，乙酸溶液经过气化和惰性气氛稀释经过VPO基催化剂，发生碳碳氧化断裂，再经缩合制备丙烯酸。

技术领域

本发明涉及一种合成丙烯酸的方法，具体涉及由乙酸水溶液氧化制备丙烯酸的方法。

背景技术

丙烯酸是一种重要的有机化合物，易自身聚合或与其他聚合物单体共聚形成聚合物。这些聚合物广泛应用于超吸水材料，分散剂，絮凝剂，增稠剂等领域。因其重要的商业价值，丙烯酸的合成引起了工业界和学术界广泛的关注。

丙烯酸的生产方法主要有：乙烯法(乙烯、CO和O₂反应)、环氧乙烷法(环氧乙烷与CO反应)、烯酮法(乙烯酮与甲醛反应)、乙炔羰基化法(Reppe法)、氯乙醇法、氰乙醇法、丙烷氧化法、丙烯氧化法和丙烯腈水解法。以上诸多方法中，乙烯法、环氧乙烷法和丙烷氧化法尚处于研发当中，未见有大规模的生产装置，烯酮法、乙炔羰基化法、氯乙醇法、氰乙醇法和丙烯腈水解法因效率低、消耗大、成本高，已经被淘汰。至今，世界上所有的丙烯酸大型生产装置均采用丙烯氧化法。拥有丙烯氧化生产技术的公司主要有日本触媒化学公司、三菱化学公司和BASF公司和俄亥俄标准石油Sohio公司。随着化石资源的日益枯竭，以丙烯为原料生产丙烯酸的成本将逐渐增加。

20世纪70年代石油价格高涨，以非石油原料乙酸和甲醛合成丙烯酸的路线应运而生。乙酸和甲醛均可由甲醇生成，甲醇来自合成气，原料来源丰富。随着现代煤化工的发展，该路线受到研究者们广泛的关注。

在已报道的催化剂中，VPO基催化剂是一类有效的催化剂，其表面主要为中强Lewis酸性位点和碱性位点，二者协同催化该过程。Mamoru Ai等以乙酸或乙酸甲酯与甲醛为原料，利用V₂O₅-P₂O₅二元酸性氧化物、钒-钛二元磷酸盐(V-Ti-P-O)等催化剂，经羟醛缩合制备了丙烯酸或丙烯酸甲酯。近些年来，研究者们围绕VPO基催化剂的制备及其催化羟醛缩合制备丙烯酸及酯类，开展了一系列工作，多集中于如何更多地暴露催化活性位点。如以PEG6000为模板制备了高比表面积VPO催化剂，或将VPO负载于SiO₂，SBA-15和Al₂O₃等载体上，有效提高了催化剂表面上活性位点的浓度，从而提高了目标产物丙烯酸及其酯类的收率。HZSM-5、HZSM-35等酸性分子筛催化剂和Cs/SiO₂或Cs/SBA-15等催化剂也被应用于催化乙酸或乙酸甲酯与甲醛缩合制备丙烯酸或丙烯酸甲酯，但相比于VPO催化剂，这些催化剂更容易积碳，催化剂需要频繁再生才能保持催化活性。另外，强碱性催化剂上乙酸和丙烯酸易发生脱羧副反应，产生大量CO_x和积碳，不利于目标产物的生成。