一种介孔结构催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出一种介孔结构催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。所述催化剂包括模板剂、载体、主催化剂和助催化剂；所述模板剂为非离子型大分子表面活性剂；载体为二氧化硅水凝胶；所述催化剂的活性组分组成表示为：VCr

【技术实现步骤摘要】
一种介孔结构催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂制备
，尤其涉及一种介孔结构催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]芳香腈(Aromatic Nitrites，简称AN)是一类具有高附加值、用途广泛的化工中间体，其芳环上的氰基(CN)有很好的反应活性，可以发生水解、氢化、还原、取代、加成、聚合等多种化学反应，生成相应的酞胺、梭酸、芳香胺、芳香醛等精细化工品，可用于制备农药、塑料、树脂、橡胶、染料、医药、润滑剂、胶卷和相片材料等，是现代医药及精细化工等领域必不可少的原料之一，具有极高的经济价值。
[0003]间苯二甲腈作为需求量最大的芳香腈被广泛应用于多个领域，其中用量较大的主要用途有两个：一是经过氯代反应合成2,4,5,6一四氯
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1,3一苯二腈(百菌清)，它能够破坏真菌细胞的新陈代谢而阻碍其繁殖，是一种高效广谱低毒的防霉杀菌剂；二是经过加氢反应合成间苯二甲胺(MXDA)，再与己二酸发生缩聚反应制得聚己二酞间苯二甲胺(MXD6)，它克服了传统尼龙吸水性强、玻璃转化温度低、加工难度大等缺点，是一种高性能阻隔尼龙树脂，广泛应用于结构材料和工程塑料等领域。
[0004]制备间苯二甲腈常用的方法是以间二甲苯、空气和氨气为原料在催化剂作用下制备间苯二甲腈的“气相氨氧化”法。这种方法既简单又经济，具有常压操作，中等反应温度，无需特殊溶剂，无污染排放和投资省等优点。但现有的催化剂比表面积较小，无明显孔结构，孔隙率较低，在流化床中进行反应时，活性组分易流失，且催化剂焦结易失活，到一定程度后会导致催化剂活性下降，影响催化剂使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种介孔结构催化剂及其制备方法和应用，该催化剂催化效率高、寿命长，且选择性高。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种介孔结构催化剂，所述催化剂包括模板剂、载体、主催化剂和助催化剂；所述模板剂为非离子型大分子表面活性剂；载体为二氧化硅水凝胶；所述催化剂的活性组分组成表示为：VCr
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；其中D为硼、钼、锆、钨、钛、镍、铜、锰、铁或钴；E为钾、锂、钠、镁或钙；其中b＝0.5～2.5；c＝0.1～1.5；d＝0～0.8；e＝0～0.6；x根据以上各元素的含量按价态平衡而定。
[0007]优选的，所述非离子型大分子表面活性剂包括泊洛沙姆、聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、DTAB、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
[0008]优选的，按重量百分比计，催化剂中活性组分的含量为30％～70％。
[0009]优选的，所述催化剂为微球结构，催化剂的直径为50～200μm。
[0010]本专利技术提供了上述任意一项所述的介孔结构催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]1)将转化形成为催化剂活性组分VCr
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的各前躯体混合进行反应后，加入模板剂和二氧化硅水凝胶进行浓缩，得到浓缩液；
[0012]2)将浓缩液进行陈化，形成凝胶后进行喷雾干燥成型；或将浓缩液直接进行喷雾干燥成型；
[0013]3)成型后进行干燥，得到催化剂前驱体；
[0014]4)将催化剂前驱体进行烧结，得到催化剂。
[0015]优选的，步骤1)中所述前驱体包括五氧化二钒；三氧化二铬；磷酸或磷钨酸；硝酸钠；硝酸锆；硝酸钴；硼酸；硝酸锰；硝酸锂；乙酸镍；碳酸镁；硝酸钾；碳酸钙；铜硝酸；硝酸钼。
[0016]优选的，所述喷雾干燥的入口温度为200～300℃，出口温度为60～130℃；所述烧结时的温度为300～900℃，时间为8～12h。
[0017]本专利技术提供了上述任意一项所述的介孔结构催化剂在氨氧化法制备间苯二腈中的应用。
[0018]优选的，采用流化床氨氧化工艺制备间苯二腈，反应温度为370～450℃。
[0019]优选的，采用流化床氨氧化工艺制备间苯二腈时空气流速为50～400ml/min；氨气流速为10～200ml/min；间二甲苯进料流速为10～150μl/min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0021]本专利技术提供的介孔结构催化剂，以V、Cr、P为主催化剂，采用非离子型大分子聚合物为模板剂，添加部分催化剂助剂，提高催化剂的比表面积，从而提高催化剂的活性及转化率，降低催化剂失活的可能性，制备得到的催化剂反应活性良好、可以长时间维持在稳定的收率。
[0022]进一步的，本专利技术提供了一种间苯二甲腈流化床氨氧化工艺，该方法连续稳定、操作简单。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术提供了一种介孔结构催化剂，所述催化剂包括模板剂、载体、主催化剂和助催化剂；所述模板剂为大分子表面活性剂；载体为二氧化硅水凝胶；所述催化剂的活性组分组成表示为：VCr
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；其中D为硼、钼、锆、钨、钛、镍、铜、锰、铁或钴；E为钾、锂、钠、镁或钙；其中b＝0.5～2.5；c＝0.1～1.5；d＝0～0.8；e＝0～0.6；x根据以上各元素的含量按价态平衡而定。
[0025]本专利技术提供的介孔结构催化剂，包括模板剂；所述模板剂为非离子型大分子表面活性剂；所述非离子型大分子表面活性剂优选为F
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127(泊洛沙姆)、P123(聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯)、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、K12(十二烷基硫酸钠)、DTAB、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠中的一种或多种中的一种或多种。在本专利技术中，采用上述非离子型表面活性剂为两亲性的聚合物，在水中加入一定量后可以形成胶束。由
于一部分嵌段的亲水性强于另一部分嵌段，所以在水中形成胶束以疏水端为内核，亲水端为壳层，继续加入，胶束还会进一步聚集，催化剂的活性成分分布在这些胶束周围，待高温煅烧除去这些表面活性剂之后，形成介孔结构，有利于增加催化剂的比表面积，增大活性位点的暴露，从而提高催化剂的活性。
[0026]本专利技术提供的介孔结构催化剂包括载体；所述载体为二氧化硅水凝胶。
[0027]本专利技术提供的介孔结构催化剂的活性组分组成表示为：VCr
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介孔结构催化剂，其特征在于，所述催化剂包括模板剂、载体、主催化剂和助催化剂；所述模板剂为非离子型大分子表面活性剂；载体为二氧化硅水凝胶；所述催化剂的活性组分组成表示为：VCr
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；其中D为硼、钼、锆、钨、钛、镍、铜、锰、铁或钴；E为钾、锂、钠、镁或钙；其中b＝0.5～2.5；c＝0.1～1.5；d＝0～0.8；e＝0～0.6；x根据以上各元素的含量按价态平衡而定。2.根据权利要求1所述的介孔结构催化剂，其特征在于，所述非离子型大分子表面活性剂包括泊洛沙姆、聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、DTAB、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的介孔结构催化剂，其特征在于，按重量百分比计，催化剂中活性组分的含量为30％～70％。4.根据权利要求1所述的介孔结构催化剂，其特征在于，所述催化剂为微球结构，催化剂的直径为50～200μm。5.权利要求1～4任意一项所述的介孔结构催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将转化形成为催化剂活性组分VCr

【专利技术属性】
技术研发人员：刘方园，吴炳辉，任明杰，刘光慧，
申请(专利权)人：山东海科创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：