[发明专利]一种固体碱催化剂的制备方法及其在聚醚多元醇连续化生产中的应用

说明书

本发明公开了一种用于聚醚多元醇合成的固体碱催化剂，该催化剂采用Mg、Ca、Al复合金属氧化物作为活性组分，添加少量硅元素以增强复合金属氧化物离子间的结合力，降低催化剂使用过程中活性组分的流失。采用硅溶胶进行滚球成型有利于在聚醚多元醇合成过程中催化剂的填充和分离，同时增强了催化剂的机械强度。将制备得到的催化剂填充到固定床反应器中，在一定温度下，同时在反应器入口通入小分子量聚醚和环氧化合物，在反应器出口即可得到高分子量的聚醚多元醇产品。该催化剂制备工艺简单、催化活性高，机械强度高、使用寿命长，采用本催化剂进行聚醚多元醇的生产时，无三废产生，分离方便，可以满足工业化连续化聚醚生产需求。

技术领域

本发明属于聚醚多元醇技术领域，具体涉及一种固体碱催化剂的制备方法及其在聚醚多元醇连续化生产中的应用。

背景技术

聚醚多元醇是一种重要的化工原料，使用其生产的聚氨酯泡沫广泛应用于家具家电、汽车、航空航天、建筑、服装、包装等领域。随着社会经济的发展，人类对聚氨酯产品的需求量越来越高，进一步促进了聚醚多元醇的产能的提升。

传统的、应用最为广泛的聚醚多元醇生产工艺为均相碱催化工艺，一般使用KOH作为催化剂，该工艺较为成熟，但依然存在一些弊端，比如装置复杂、效率低下、分离工艺繁琐、固废较多等等。连续化工艺可以很大程度上提升聚醚多元醇产能，一般使用的催化剂为双金属催化剂，但该催化剂无法生产环氧乙烷封端产品，因此大大局限了该工艺的应用范围。

许多文献和专利都报道了负载型固体碱催化剂，其碱性较强、催化活性高、产品分子量分布窄，而且与产品分离简单、无固废产生，是一种高效、环保的催化剂。但在实际应用过程中发现，负载的碱金属离子在反应过程中流失严重，很难重复使用，还会造成产品中碱金属离子超标，影响产品的性能，这大大制约了该催化剂在工业生产中的应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种应用于聚醚多元醇生产过程中的固体碱催化剂的制备方法，将其应用于聚醚多元醇的合成过程，催化效率高、分离方法简单、无活性组分流失。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供一种用于催化环氧化合物聚合的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)常温下向去离子水中加入Mg盐和Ca盐，搅拌均匀获得混合溶液，再缓慢滴加Al盐溶液，搅拌0.5-4h，然后缓慢滴加正硅酸乙酯，之后调节体系pH为10-12，搅拌0.5～4h；

2)将得到的混合浆料转移至高压水热反应釜中，在180～240℃温度下反应4～24h，降至室温后过滤、洗涤，在100-150℃温度下干燥8～16h，然后在500～900℃温度下焙烧2～24h，所得固体经研磨即可得到复合金属氧化物粉末；

3)将得到的复合金属氧化物粉末与硅溶胶混合制得浆料后，滚球成型，在100-150℃温度下干燥8～16h，然后在300～500℃温度下焙烧2～24h即可得到目标催化剂。

步骤1)中，所用的Mg盐、Ca盐和Al盐为相应的可溶性盐，优选为硝酸盐、硫酸盐和盐酸盐；

步骤1)中，Mg和Ca的摩尔比为50：50～99：1，优选为70：30～90：10；

步骤1)中，加入Al元素的量占Mg和Ca摩尔量之和的10％～100％；

步骤1)中，加入正硅酸乙酯的量占Mg和Ca摩尔量之和的1％～5％；

步骤1)中，调节pH所用试剂为氨水、NaOH或KOH；当使用NaOH或KOH时，在步骤2)中洗涤后应使得复合金属氧化物固体中所含Na和K离子浓度应尽量小，例如小于20ppm；

步骤3)中，硅溶胶用量占复合金属氧化物质量的20％～50％。