一种醋酸液相合成丙酮催化剂及制法和应用制造技术

一种醋酸液相合成丙酮催化剂组成为：以催化剂的重量百分数记，贵金属含量为0.5-10wt%，过渡金属含量为5-20wt%，其余为炭载体。本发明专利技术具有反应温度低、醋酸转化率高、无副反应、无积碳，催化剂易于同反应原料和产物分离，寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种醋酸液相合成丙酮催化剂组成为：以催化剂的重量百分数记，贵金属含量为0.5-10wt%，过渡金属含量为5-20wt%，其余为炭载体。本专利技术具有反应温度低、醋酸转化率高、无副反应、无积碳，催化剂易于同反应原料和产物分离，寿命长的优点。【专利说明】一种醋酸液相合成丙酮催化剂及制法和应用
本专利技术属于一种醋酸液相合成丙酮催化剂及其制法和应用用。
技术介绍
将两分子的羧酸经过酮化反应转化为一分子的酮类化合物主要有两种工艺:气相法和液相法。在中国专利CN100363098C中报道了一种用于C2-C12脂肪酸气相酮化催化齐U，该催化剂以酸化的氧化铝负载多元稀土氧化物为主要成分，反应时首先将羧酸气化后在常压下经过350-500°C的催化剂床层后生成酮类化合物，在反应过程中需要在原料酸中加入一定量的水以防止原料在高温下结焦、积碳从而导致催化剂失活。相比于气相法，液相法具有以下明显的优势:(I)反应温度低；采用液相法在反应温度为150-250°C左右即可实现醋酸的完全定向转化，因此可以有效避免高温下原料醋酸的分解和副反应的发生。(2)反应的能耗低；(3)反应效率高；适合大规模工业生产。但截止目前，国内尚无以醋酸为原料采用液相法制备丙酮的相关专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反应温度低、醋酸转化率高、无副反应、无积碳，催化剂易于同反应原料和产物分离，寿命长的醋酸液相合成丙酮催化剂及制备方法和应用。 本专利技术提供的催化剂的组成为:以催化剂的重量百分数记，贵金属含量为 0.5_10wt%，过渡金属含量为5_20wt%，其余为炭载体。 如上所述贵金属为Au、Pt、Pd、Ru、Rh或Ir等,过渡金属为Fe、Co、Ni或Ti等。 如上所述炭载体为椰壳炭、果壳炭、煤质炭或木质炭等。 本专利技术提供催化剂的制备方法为:(1)将炭载体加入到体积浓度为10-65wt%的硝酸溶液中，而后于85-130°C油浴中回流3-24h，其中加入稀硝酸的体积与活性炭质量的比例为20-150ml/g，待回流完毕后，抽滤、用去离子水洗涤至滤液呈中性，所得到的滤饼于80-120°C烘干4-48h，得到炭载体；(2)按催化剂的组成称取贵金属可溶性前驱物，加入去离子水配置成0.l-2mol/L的水溶液，而后按催化剂组成称取过渡金属可溶性前驱物加入到上述贵金属溶液中配置成混合金属溶液；(3)按催化剂组成，向步骤(I)中预处理后的炭载体按每克活性炭加入50-200ml的去离子水打浆，在搅拌速度为500-2000rpm的条件下，将(2)中所得到的混合金属溶液均匀滴加至活性炭中，在滴加混合金属溶液过程中同时滴加浓度为0.2-2mol/L的NaOH水溶液控制整个沉淀过程中的pH值恒定在在8.0-11.0之间；(4)混合金属溶液滴加完毕后，抽滤并用去离子水洗涤至滤液为中性，所得到的样品于80-220 V干燥8-48h，冷却至室温后即为所得到的催化剂。 如上所述贵金属的前驱物包括Au、Pt、Pd、Ru、Rh或Ir的氯化物、醋酸盐或配合物等。过渡金属可溶性前驱物包括Fe、Co、N1、Cr、Zn或Cu的硝酸盐、醋酸盐等。 本专利技术催化剂的应用如下:按催化剂与水或有机物液体的比例为0.5-2.5g:200-350ml，将催化剂加入水或有机物液体，用N2置换完反应釜内的空气后，通入H2至釜内压力为400-800psi，而后加热至200-350°C保持3-10h，还原完毕后，温度降至室温并且将釜内压力降至常压，用N2置换完釜内4后，加入醋酸同时充入N2升至400-800psi，此时釜内醋酸浓度为0.5-2.5mol/L。升温至180-280°C，搅拌速度为500-1500rpm，3-10h后反应完毕。 如上所述的有机液体为正己烷、N-甲基吡咯烷酮、呋喃等。 本专利技术与现有技术相比具有如下优点:合成反应温度低、醋酸转化率高、无副反应发生、无积碳现象，催化剂易于同反应原料和产物分离，寿命长。 具体的实施方式下面结合具体实例来说明本专利技术所涉及到的内容，但下面的具体事例并不构成对本专利技术的限制，而是进一步的说明。 实施例1I)称取1g的椰壳炭加入到100ml浓度为65wt%的硝酸溶液中，而后于85°C油浴中回流24h。待回流完毕后，抽滤、用去离子水洗涤至滤液呈中性，所得到的滤饼置于110°C烘箱中12h。所得到的样品即为催化剂载体。 (2)按炭载体为5g、Pt的质量分数0.5wt°/c^#取一定质量的H2PtCl6.6H20，加入去离子水配置成0.lmol/L的水溶液，按Fe质量分数为5wt%称取一定质量的Fe (NO3) 3.9H20计入到贵金属溶液中配置成混合金属溶液。 (3)称取5g步骤(I)中预处理后的炭载体，加入250ml去离子水打浆，在搅拌速度为2000rpm的条件下，同时滴加0.2mol/L的NaOH水溶液和(2)中所得到的混合金属溶液，控制整个滴加中的pH值恒定在8.0。 (4)滴加完毕后，用去离子水洗涤至滤液为中性，所得到的样品于220°C干燥8h，冷却至室温后即为所得到的催化剂。所制得的催化剂组成为:Pt的质量分数为0.5wt%, Fe质量分数为5wt%，载体椰壳炭的质量分数为94.5wt%。 在500ml的反应釜中，加入0.5g的催化剂和200ml的水。用N2置换完反应釜内的空气后通入H2至釜内压力为400psi，而后加热至200°C保持1h还原催化剂。还原完毕后，温度降至室温并且将釜内压力降至常压，用N2置换完釜内4后，按釜内醋酸浓度为0.5mol/L加入醋酸同时充入N2使压力升至400psi，而后升温至180°C，打开搅拌并开始计时，搅拌速度为500rpm，3h后反应完毕。在此条件下，醋酸的转化率为60%，丙酮的选择性为100%。 实施例2I)称取1g的果壳炭加入到200ml浓度为25wt%的稀硝酸溶液中，而后于110°C油浴中回流8h。待回流完毕后，抽滤、用去离子水洗涤至滤液呈中性，所得到的滤饼置于80°C烘箱中48h。所得到的样品即为催化剂载体。 (2)按炭载体为5g、Au的质量分数^%称取一定质量的HAuCl4.4H20，加入去离子水配置成0.5mol/L的水溶液，按Co质量分数为10wt%称取一定量的Co (NO3)2.6H20加入到上述贵金属溶液中配置成混合金属溶液。 (3)称取5g步骤(I)中预处理后的炭载体，加入500ml去离子水打浆，在搅拌速度为500rpm的条件下，同时滴加0.5mol/L的NaOH水溶液和(2)中所得到的混合金属溶液，控制整个滴加中的pH值恒定在11.0。 (4)滴加完毕后，用去离子水洗涤至滤液为中性，所得到的样品于80°C干燥24h，冷却至室温后即为所得到的催化剂。所制得的催化剂组成为:Au的质量分数为lwt%，Co质量分数为10wt%，载体果壳炭的质量分数为89wt%。 在500ml的反应釜中，加入2.5g的催化剂和200ml的正己烷。用N2置换完反应釜内的空气后通入H2至釜内压力为500psi，而后加热至250°C保持8h还原催化剂。还原完毕后，温度降至室温并且将釜内压力降至常压，用N2置换完釜内4后，按釜内醋酸浓度为 2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醋酸液相合成丙酮催化剂,其特征在于催化剂的组成为：以催化剂的重量百分数记，贵金属含量为0.5‑10wt%，过渡金属含量为5‑20wt%，其余为炭载体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李德宝，鲁怀乾，肖勇，贾丽涛，侯博，阿从标，林明桂，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14