一種膜催化劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術提出了一種膜催化劑及其制備方法和應用。該膜催化劑包括陶瓷膜和催化膜，所述陶瓷膜為多孔陶瓷膜；所述催化膜包括活性金屬Pd、助劑和載體。本發明專利技術采用助劑金屬對載體進行修飾，改善催化劑的電子狀態，使得所述催化劑用于合成乙酰正丙醇催化加氫時具有更高的活性、選擇性和穩定性。本發明專利技術所用的原料廉價易得，制備的膜催化劑易于回收，原料轉化率高，選擇性好，催化劑壽命長，可循環多次套用，大大降低了乙酰正丙醇的生產成本。降低了乙酰正丙醇的生產成本。

【技術實現步驟摘要】
一種膜催化劑及其制備方法和應用


[0001]本專利技術屬于有機化工合成
，具體涉及一種膜催化劑及其制備方法和應用。

技術介紹

[0002]乙酰正丙醇(英文名：3
?
acetyl
?1?
propanol，別名：1
?
戊醇
?4?
酮、γ
?
乙酰基正丙醇、γ
?
乙酰丙醇)，是一種重要的醫藥中間體，主要用于抗瘧藥氯喹磷酸鹽,也可用于生產維生素B1等。現有的技術中已報道的γ
?
乙酰正丙醇的制備方法為：以2
?
甲基呋喃或乙酰丁內酯為起始原料，在酸性條件下催化加氫分離制備得到γ
?
乙酰正丙醇。如中國專利CN102140058A公開了一種采用2
?
甲基呋喃為原料，在濃鹽酸和Pd/C催化劑存在下制γ
?
乙酰正丙醇的方法。但是該工藝中的Pd/C催化劑存在失活過快的問題，進而影響產品產品乙酰正丙醇的收率與品質。
[0003]中國專利CN112717988A公開了一種高效無污染用于制備乙酰正丙醇的催化劑及其制備方法、使用方法，以H型ZSM
?
5分子篩為載體，Pd金屬負載量為10～20wt％。乙酰正丙醇生產存在主要問題：1)反應過程使用鹽酸，工藝產生較多廢水；2)現有工藝均采用間歇釜式加氫工藝得到乙酰正丙醇，生產效率和自動化程度低，勞動強度大，工藝穩定性差；3)原料在酸性環境下長期停留，容易導致聚合物產生，會堵塞催化劑孔道，造成催化劑快速失活。因此，迫切需要開發一種連續加氫工藝和相應的催化劑。

技術實現思路

[0004]為了解決現有技術中的上述問題，本專利技術提出了一種膜催化劑及其制備方法和應用。
[0005]第一方面，本專利技術提出了一種膜催化劑，其特征在于，所述膜催化劑包括陶瓷膜和催化膜，所述陶瓷膜為多孔陶瓷膜；所述催化膜包括活性金屬Pd、助劑和載體。
[0006]作為本專利技術的具體實施方式，所述催化膜總質量百分比計，各組分的含量為：活性金屬為0.1～5.0％，助劑為0.1～1.5％，其余為載體。
[0007]作為本專利技術的優選實施方式，所述催化膜總質量百分比計，活性金屬為1.5～2.5％，助劑為0.2～0.4％。
[0008]作為本專利技術的具體實施方式，所述活性金屬為Pd。
[0009]作為本專利技術的具體實施方式，所述助劑為Cu、Zn、Mg、Ni的一種或多種。
[0010]作為本專利技術的具體實施方式，所述載體為MCM
?
41、SAPO
?
34分子篩中的一種。
[0011]作為本專利技術的具體實施方式，所述陶瓷膜為中空纖維陶瓷膜，厚度為0.2～1.0mm，孔徑10～30um，長度500～1500mm。
[0012]膜厚度偏小，陶瓷膜強度小，厚度偏大，膜面積減小。膜孔徑偏小，物料透過性差，膜孔徑偏大，催化劑分布差。
[0013]作為本專利技術的具體實施方式，所述載體的粒徑為800～1200目，比表面積為500～
1000m2/g。
[0014]第二方面，本專利技術提供了一種第一方面所述膜催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0015]S1：將陶瓷膜和載體煅燒，得到預處理的陶瓷膜和預處理的載體；
[0016]S2：將含活性金屬的鈀鹽和助劑混合，得到鈀前驅體溶液；
[0017]S3：對步驟S2得到的鈀前驅體溶液和步驟S1得到的預處理的載體混合，浸漬、過濾、漂洗后，得到鈀催化劑；
[0018]S4：將步驟S3得到的鈀催化劑涂覆在步驟S1得到的預處理的陶瓷膜上，焙燒后，得到膜催化劑。將多組膜催化劑組裝成膜反應器，供乙酰正丙醇連續加氫使用。
[0019]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S1中，所述煅燒溫度為600～800℃，煅燒時間為10～20h。
[0020]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S2中，所述活性金屬鈀鹽為氯化鈀、硝酸鈀、氯鈀酸鈉中的任意一種，所述助劑為助劑金屬的硝酸鹽、氯化鹽和醋酸鹽中的任意一種；所述得到的鈀前驅體溶液中鈀的質量濃度為0.1～2.0％，助劑質量濃度為0.004～0.2％。
[0021]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S3中，還包括將鈀前驅體溶液進行超聲霧化，得到霧化液滴，將霧化液滴通入預處理的載體中，得到混合溶液；所述混合溶液pH值為5.0～9.0；優選地，調節混合溶液pH值包括采用碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的任意一種；
[0022]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S3中，所述浸漬時間為12
?
24h；
[0023]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S3中，所述漂洗包括采用去離子水漂洗，漂洗至電導率≤10us/cm。
[0024]作為本專利技術的具體實施方式，所述步驟S4中，所述焙燒溫度為300～600℃，焙燒時間為5～10h。
[0025]第三方面，本專利技術提供了第一方面所述的膜催化劑或第二方面所述的制備方法制得的膜催化劑在乙酰正丙醇連續加氫領域中的應用。
[0026]作為本專利技術的具體實施方式，2
?
甲基呋喃和水按照一定空速流入混合器中混合均勻，再進入裝有膜催化劑的膜反應器的管程內通反應，殼程內通入氫氣，控制殼程內的壓力為0.10～0.50MPa，控制反應溫度為5～60℃，加氫得到反應產物乙酰正丙醇，膜反應器出口氫化液再經蒸餾得到乙酰正丙醇成品。
[0027]作為本專利技術的具體實施方式，所述2
?
甲基呋喃進料質量空速為300～400h
?1，水進料質量空速為120～200h
?1。
[0028]本專利技術中的上述原料均可自制，也可商購獲得，本專利技術對此不作特別限定。
[0029]與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
[0030]1、本專利技術采用助劑金屬對載體進行修飾，改善催化劑活性金屬的電子狀態，使得所述催化劑用于合成乙酰正丙醇催化加氫時具有更高的活性、選擇性和穩定性。
[0031]2、鈀前驅體溶液進超聲霧化處理，均勻分散在載體上，提高了活性組分在催化劑上的分散度，進一步提高催化劑活性。
[0032]3、膜催化劑中的分子篩含有酸性組分，可以替代原工藝中的鹽酸，綠色環保。
[0033]4、膜催化劑有選擇性的將反應產物排除，避免過度加氫，提高產品收率，并且反應
產物在反應器中的停留時間短，減少聚合物堵塞催化劑孔道，延長催化劑使用壽命。
[0034]5、本專利技術所用的原料廉價易得，制備的膜催化劑易于回收，原料轉化率高，選擇性好，催化劑壽命長，可循環多次套用，大大降低了乙酰正丙醇的生產成本。
具體實施方式
[0035]下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，但并不構成對本專利技術的任何限制。
[0036]本專利技術各實施例中所用的陶瓷膜生產廠家為Alcoa/SCT。
...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種膜催化劑，其特征在于，所述膜催化劑包括陶瓷膜和催化膜，所述陶瓷膜為多孔陶瓷膜；所述催化膜包括活性金屬Pd、助劑和載體。2.根據權利要求1所述的膜催化劑，其特征在于，所述催化膜總質量百分比計，各組分的含量為：活性金屬為0.1～5.0％，助劑為0.1～1.5％，其余為載體；優選地，活性金屬為1.5～2.5％，助劑為0.2～0.4％。3.根據權利要求1或2所述的膜催化劑，其特征在于，所述活性金屬為Pd；和/或，所述助劑為Cu、Zn、Mg、Ni的一種或多種；和/或，所述載體為MCM
?
41、SAPO
?
34分子篩中的一種。4.根據權利要求1
?
3任一項所述的膜催化劑，其特征在于，所述陶瓷膜為中空纖維陶瓷膜，厚度為0.2～1.0mm，孔徑10～30um，長度500～1500mm；所述載體的粒徑為800～1200目，比表面積為500～1000m2/g。5.一種權利要求1
?
4任一項所述的膜催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：將陶瓷膜和載體煅燒，得到預處理的陶瓷膜和預處理的載體；S2：將含活性金屬的鈀鹽和助劑混合，得到鈀前驅體溶液；S3：對步驟S2得到的鈀前驅體溶液和步驟S1得到的預處理的載體混合，浸漬、過濾、漂洗后，得到鈀催化劑；S4：將步驟S3得到的鈀催化劑涂覆在步驟S1得到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋偉，徐鐵勇，李子劍，武超，周潔，李東峰，
申請(專利權)人：江蘇清泉化學股份有限公司，
類型：發明
國別省市：