[发明专利]异丁醛催化合成甲基异丙基酮固体超强酸催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及异丁醛催化合成甲基异丙基酮固体超强酸催化剂的制备方法及其应用，本发明以二氧化铪和氧化铝与硫酸基团的表面排列以获得超酸性，将贵金属Pt负载在硫酸化氧化铪和氧化铝上，制备得Pt‑SO₄^2‑/HfO₂‑Al₂O₃固体超强酸催化剂，用于甲基异丙基酮的催化合成，以异丁醛和乙酸乙酯为反应物，催化活性好，选择性高，效率高，可在较短时间内获得较高的MIPK产率。同时非均相超强酸催化剂可以避免传统均相催化方法中的水洗步骤，便于分离和回收。制备得到的产物甲基异丙基酮含量达98.6％，符合工业品要求；催化剂与产物易分离，循环利用性能好，符合环保要求。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及异丁醛催化合成甲基异丙基酮固体超强酸催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

甲基异丙基酮(MIPK)为无色液体，是一种重要的精细化工原料，主要用于合成阳离子染料中间体1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉以及合成信息用光敏/压敏染料、除草剂、医药等精细化学品，同时作为溶剂，也用于塑料及有机合成。另外还可用作溶剂型胶粘剂的低毒快干溶剂、润滑油脱蜡剂，萃取分离贵金属钽和铌，合成粘合剂、密封剂、羊毛防缩剂、色谱分离剂、乳液聚合助剂以及用于处理含铬废水等。广泛用于医药、农药、纺织、油漆、选矿等行业。

MIPK属小吨位产品，国外发展并不是很快，尤其是中国周边国家因为下游产品的开发与应用，还没能引起当地重视，因此给中国提供了良好的发展机遇。随着中国经济的发展，国内科研机构与生产企业应该积极加强MIPK的下游产品开发力度，拓展MIPK的应用领域；还要以低成本的产品占据东南亚等地区国际市场，促进市场需求，保证中国甲基异丙酮工业健康稳定的发展。目前中国MIPK合成技术已达到国际先进水平，并随着中国乙烯工业的快速发展，异丁酸、乙酸和C₅等原料来源丰富，这一切为MIPK产提供了广阔的发展空间和原料技术上支持。如大庆石化有丰富的异丁醛、乙酸乙酯和C₅原料资源，而大庆精细化工科技园紧邻大庆石化，具有原料、能源、交通和优惠政策各种有利条件，适合开发建设一套MIPK生产装置。

甲基异丙基酮是一种市场前景较好的有机中间体，当前国内工业主要生产途径是利用异丁酸和乙酸进行缩合脱羰、脱水反应催化合成MIPK，这种制备方法虽然收率尚可，同时也存在的原料腐蚀设备，反应温度过高，能耗偏大，操作不够方便，催化剂表面结焦导致催化剂失活，不易与产物分离回收等缺点。因此，优化催化合成MIPK的生产路线，制备一种转化率高、选择性好、催化活性高、易分离回收、循环性能优的催化剂具有广泛前景。

发明内容

针对现有技术存在的反应所需温度过高、能耗过大，反应收率低等不足和缺点，本发明提供了一种催化合成甲基异丙基酮的固体超强酸催化剂及其制备方法，所得催化剂不仅价格低廉，而且具有转化率很高，制备方案简单，对产物甲基异丙基酮更易分离的特点，具有很好的经济性和工业价值。本发明以二氧化铪和氧化铝与硫酸基团的表面排列以获得超酸性，将贵金属Pt负载在硫酸化氧化铪和氧化铝上，大大提高了超强酸催化剂的反应活性和使用寿命。同时非均相超强酸催化剂可以避免传统均相催化方法中的水洗步骤，便于分离和回收，符合绿色化学要求。

本发明的催化剂是以具有固定形状的HfO₂-Al₂O₃为载体，以金属Pt和SO₄^2-为活性中心的Pt-SO₄^2-/HfO₂-Al₂O₃的固体超强酸催化剂。

本发明采用以下技术方案：固体超强酸催化剂的制备方法，所述催化剂采用等体积浸渍法，将氯铂酸水溶液中的铂负载在催化剂的载体上，经过浸渍干燥，煅烧处理可以得到固体超强酸催化剂。

所述固体超强酸催化剂的具体制备方法步骤如下：