酸性多相催化剂、制备方法及一步法制备乳酸工艺技术

本发明专利技术公开了一种酸性多相催化剂、制备方法及一步法制备乳酸工艺。所述酸性多相催化剂包括：3～30％的主活性组分，1～10％的助活性组分，和载体；所述主活性组分和所述助活性组分负载在所述载体上；其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；所述主活性组分包括氧化钛和氧化锆；所述助活性组分包括氧化钽和氧化铋；所述载体包括分子筛。采用本发明专利技术的酸性多相催化剂催化乙醛制乳酸具有很高的反应活性和选择性，可实现一步法制备乳酸；该工艺具有原料廉价易得、绿色无毒，工艺流程短，产量高，产物分离简单，无三废排放，无设备腐蚀等优点。点。

【技术实现步骤摘要】
酸性多相催化剂、制备方法及一步法制备乳酸工艺


[0001]本专利技术涉及一种酸性多相催化剂、制备方法及一步法制备乳酸工艺。

技术介绍

[0002]乳酸别名2
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羟基丙酸、α
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羟基丙酸或丙醇酸，纯品为无色液体，工业品为无色到浅黄色液体；无气味，具有吸湿性；能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚；在常压下加热分解，浓缩至50％时，部分转化成乳酸酐，因此产品中常含有10％～15％的乳酸酐；主要应用于食品和医药工业。在食品和饮料中主要用作酸味剂和防腐剂等，在医药方面主要用于消毒防腐。乳酸的主要系列产品是乳酸盐和乳酸酯，其中乳酸钠可用于解除因腹泻所致的脱水，糖尿病或胃炎引起的中毒；乳酸钙有补充钙质、固齿和助长骨骼发育的作用；乳酸酯类主要用作溶剂、增塑剂和香料的原料。聚乳酸(PLA)是以有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料。聚乳酸具有生物可降解性良好，机械性能、物理性能良好及生物相容性好等优点，被产业界定为新世纪有发展前途的新型包装材料，在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，应用前景广阔。其中寻求廉价、无污染合成乳酸技术是促进乳酸及聚乳酸应用发展的关键。
[0003]国内外合成乳酸的方法主要有发酵法、乳腈合成法、丙烯腈法、丙酸法等。发酵法以玉米、大米、甘薯等淀粉质为原料，具有成本高、产量低、三废排放大等问题。乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈，用泵将乳腈打入水解釜，注入硫酸和水，使乳腈水解得到粗乳酸。然后再将粗乳酸送入酯化釜，加入乙醇酯化，经精馏、浓缩、分解得精乳酸。该方法存在工艺流程长、使用剧毒原料、设备腐蚀严重等问题。丙烯腈法及丙酸法存在原料价格高、产物分离纯化困难等缺点。目前急需开发一种廉价、高效、无污染的乳酸合成技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有乳酸制备工艺存在的原料成本高、产量低、三废排放大、工艺流程长、使用剧毒原料和产物分离纯化困难等缺陷，提供了一种酸性多相催化剂、制备方法及一步法制备乳酸工艺。本专利技术的酸性多相催化剂催化乙醛制乳酸反应具有很高的反应活性和选择性，可实现一步法制备乳酸；该工艺具有原料廉价易得、绿色无毒，工艺流程短，产量高，产物分离简单，无三废排放，无设备腐蚀等优点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种酸性多相催化剂，其包括：3～30％的主活性组分，1～10％的助活性组分，和载体；所述主活性组分和所述助活性组分负载在所述载体上；其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；
[0007]所述主活性组分包括氧化钛和氧化锆；所述助活性组分包括氧化钽和氧化铋；所述载体包括分子筛。
[0008]本专利技术中，所述分子筛可为本领域常规，较佳地为磷酸锆分子筛、磷酸铝分子筛和
丝光沸石分子筛中的一种或多种。
[0009]本专利技术中，所述主活性组分占所述酸性多相催化剂的质量百分比较佳地为5％～25％，例如11％或18％。
[0010]本专利技术中，所述助活性组分占所述酸性多相催化剂的质量百分比较佳地为2％～7％，例如3％或4％。
[0011]本专利技术中，较佳地，所述酸性多相催化剂包括1～20％的所述氧化钛和2～10％的所述氧化锆，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0012]本专利技术中，较佳地，所述酸性多相催化剂包括1～5％的所述氧化钽和1～2％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0013]本专利技术某一较佳实施例中，所述酸性多相催化剂包括15％的所述氧化钛，10％的所述氧化锆，1％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0014]本专利技术某一较佳实施例中，所述酸性多相催化剂包括10％的所述氧化钛，8％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0015]本专利技术某一较佳实施例中，所述酸性多相催化剂包括20％的所述氧化钛，5％的所述氧化锆，3％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0016]本专利技术某一较佳实施例中，所述酸性多相催化剂包括10％的所述氧化钛，8％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0017]本专利技术某一较佳实施例中，所述酸性多相催化剂包括6％的所述氧化钛，5％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。
[0018]本专利技术中的酸性多相催化剂为金属氧化物和分子筛的复合催化剂，尤其是利用了分子筛孔道的空间限域及位阻效应，适用于乙醛定向与CO、水反应得到羟基化乳酸产品，而大分子量的多聚乙醛的生成被极大地限制，从而有效地抑制了副反应的发生，提高了乳酸的选择性。
[0019]专利技术人经过研究发现，所述助活性组分的含量过高时，容易破坏助活性组分和主活性组分形成的原子间隔壁垒，造成镶嵌式限域间隔失效，使主活性组分容易聚集失活，降低催化剂寿命。
[0020]本专利技术还提供一种上述酸性多相催化剂的制备方法，其包括如下步骤：
[0021]将所述分子筛浸渍在混合溶液中，固液分离后所得固体经酸化处理、干燥、煅烧和成型即得；所述混合溶液包括钛盐、锆盐、钽盐、铋盐、无机酸和水。
[0022]本专利技术中，所述钛盐可为本领域常规的可溶性钛盐，一般地可为四氯化钛、三氯化钛、硫酸氧钛和硫酸钛中的一种或多种，较佳地为硫酸钛。
[0023]本专利技术中，所述锆盐可为本领域常规的可溶性锆盐，一般地可为硫酸锆、硝酸锆和四氯化锆中的一种或多种，较佳地为硫酸锆。
[0024]本专利技术中，所述铋盐可为本领域常规的可溶性铋盐，一般地可为硫酸铋、氯化铋和
硝酸铋中的一种或多种，较佳地为硫酸铋。
[0025]本专利技术中，所述无机酸可为本领域常规的能溶解所述钛盐、所述锆盐、所述钽盐和所述铋盐的酸，一般地可为盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，较佳地为硫酸。
[0026]本专利技术中，所述混合溶液的制备方法可为本领域常规，一般地包括将所述钛盐、所述锆盐、所述钽盐、所述铋盐、所述无机酸和所述水混合即可；较佳地，包括将所述无机酸与所述水混合得稀酸溶液，再将所述钛盐、所述锆盐、所述钽盐和所述铋盐溶解于所述稀酸溶液中。
[0027]本专利技术中，所述浸渍可采用本领域常规的方法进行，较佳地采用等体积浸渍法。
[0028]本专利技术中，所述浸渍的时间可为本领域常规，较佳地为10～30h，更佳地为24h。
[0029]本专利技术中，所述固液分离可采用本领域常规的方法进行，一般可为过滤。
[0030]本专利技术中，所述酸化处理可采用本领域常规的方法进行，一般地在稀酸中浸泡即可，较佳地为稀硫酸。
[0031]其中，所述稀酸的浓度可为本领域常规，较佳地为1～5mol/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸性多相催化剂，其包括：3～30％的主活性组分，1～10％的助活性组分，和载体；所述主活性组分和所述助活性组分负载在所述载体上；其中百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；所述主活性组分包括氧化钛和氧化锆；所述助活性组分包括氧化钽和氧化铋；所述载体包括分子筛。2.如权利要求1所述的酸性多相催化剂，其特征在于，所述分子筛为磷酸锆分子筛、磷酸铝分子筛和丝光沸石分子筛中的一种或多种；和/或，所述主活性组分占所述酸性多相催化剂的质量百分比为5％～25％，例如11％或18％；和/或，所述助活性组分所占所述酸性多相催化剂的质量百分比为2％～7％，例如3％或4％；和/或，所述酸性多相催化剂包括1～20％的所述氧化钛和2～10％的所述氧化锆，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；和/或，所述酸性多相催化剂包括1～5％的所述氧化钽和1～2％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。3.如权利要求1所述的酸性多相催化剂，其特征在于，所述酸性多相催化剂包括15％的所述氧化钛，10％的所述氧化锆，1％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；或，所述酸性多相催化剂包括10％的所述氧化钛，8％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；或，所述酸性多相催化剂包括20％的所述氧化钛，5％的所述氧化锆，3％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；或，所述酸性多相催化剂包括10％的所述氧化钛，8％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比；或，所述酸性多相催化剂包括6％的所述氧化钛，5％的所述氧化锆，2％的所述氧化钽和1％的所述氧化铋，百分比为占所述酸性多相催化剂的质量百分比。4.一种如权利要求1～3中任一项所述的酸性多相催化剂的制备方法，其包括如下步骤：将所述分子筛浸渍在混合溶液中，固液分离后所得固体经酸化处理、干燥、煅烧和成型即得；所述混合溶液包括钛盐、锆盐、钽盐、铋盐、无机酸和水。5.如权利要求4所述的酸性多相催化剂的制备方法，其特征在于，所述钛盐为四氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东元，孙育滨，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：