【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于甲基異戊基酮的制備領域，具體涉及一種利用丙酮和異丁醛連續制備甲基異戊基酮的方法。
技術介紹
1、甲基異戊基酮（miak）是一種無色透明液體，有極強的溶解能力，揮發速率低且穩定。通?？捎米鞲吖腆w份涂料，如聚氨酯漆樹脂，可以提高平流性能、漆膜豐滿度，可以賦予類似投影效果的光澤，添加一定量可以明顯改善漆膜性能。也可用于合成丙烯酸樹脂，利用甲基異戊基酮的溶劑能力，改善樹脂與樹脂之間的相容性。同時，甲基異戊基酮也是合成7ppd防老劑的原料，7ppd防老劑擁有優異的抗熱老化和臭氧化的性能，對天候老化和疲勞老化有良好的防護作用。相較于前代6ppd防老劑性能更優且符合綠色生產理念。目前國內外合成甲基異戊基酮的工業化方法主要是以丙酮和異丁醛為原料，既可以一步法合成，也可以采用縮合脫水和加氫分開的兩步法合成。
2、目前國內外合成甲基異戊基酮主要以丙酮和異丁醛為原料。專利cn202011635892.4以丙酮和異丁醛為原料，在膦酸樹脂和pd/c催化劑作用下兩步法合成miak，此方法面臨對中間產物5-甲基-3-烯-2-己酮的提純問題，若先提純后加氫，存在操作流程復雜，能耗高等缺點；而不提純直接加氫就會造成副產物多、原料消耗量大等問題。另一種工藝是將丙酮、異丁醛和氫氣混合，在多功能催化劑一步完成羥醛縮合（主要堿催化）、脫水（酸催化）和加氫（金屬催化）過程。專利cn202011199013.8對專利cn202011635892.4的方法進行改進，采用一步法合成miak，異丁醛轉化率最高達到45.3%，miak選擇性57.2%。專利
3、通過前期大量的文獻調研和實驗探索，我們發現以鈀為加氫活性組分，通過調節金屬氧化物載體的組成，可獲得高效催化劑丙酮和異丁醛一步法合成甲基異戊基酮的催化材料。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于開發一種熱穩定性高、酸堿活性位點多、可重復利用的非均相多功能催化劑，實現連續制備甲基異戊基酮的方法。此方法相對于其它制備方法而言，操作流程簡單，催化劑性能穩定，原料轉化率高，目標產物選擇性高，且具有原料成本低，對環境污染小等特點。
2、本專利技術提供了一種一步法合成甲基異戊基酮的方法，包括以下內容：
3、將丙酮、異丁醛和氫氣混合后，通過含有多功能催化劑的反應器，通過預熱后在固定床中進行氣相反應，經羥醛縮合、脫水、加氫反應，流出汽經冷卻后收集，得到甲基異戊基酮產品的溶液；所述催化劑為復合金屬氧化物負載型鈀催化劑，通式為pd/cexmyoz，m包括zr、al、mg、ti、mn金屬中的一種。
4、本專利技術所述的催化劑中復合氧化物催化劑載體中以鈰為活性中心，通過添加其他金屬對氧化鈰進行改性。制備出的復合金屬氧化物可以調節催化劑的表面酸堿性，也作為復合金屬氧化物負載型鈀催化劑的載體。提升了催化劑的催化活性，進一步提高原料的轉化率與目標產物的選擇性。
5、金屬pd作為加氫活性組分，cexmyoz作為催化劑載體并提供反應中的酸/堿組分，m包括zr、al、mg、ti、mn金屬中的一種。
6、本專利技術還提供了所述的復合金屬氧化物負載型鈀催化劑，按照以下方法制備：
7、s1：根據催化劑金屬種類及組成比例，按照摩爾百分比配制與通式為pd/cexmyoz催化劑載體金屬元素相對應的金屬鹽混合溶液；
8、s2：在室溫條件下，將對應的金屬鹽混合溶液與氨水溶液采用共沉淀法制備催化劑，沉淀過程進行充分攪拌，調整ph值至8-11，在室溫下老化，過濾、洗滌，干燥后焙燒得到相應的cexmyoz載體；
9、s3：將氯化鈀溶解于去離子水后，加入載體cexmyoz浸漬并靜置8-12?h，干燥焙燒后得到前驅體，將前驅體于h2氛圍下活化，得到負載型鈀催化劑。
10、進一步的，本專利技術所述的pd/cexmyoz催化劑中pd的質量百分含量為0.05-0.5%，載體cexmyoz中x：y范圍0.3-3，z為滿足各元素化合價所需要氧的原子比率。
11、進一步的，本專利技術所述復合氧化物負載型鈀催化劑制備步驟s1中，將對應的金屬鹽溶解于去離子水中，形成濃度為0.2-0.?8?mol/l的混合溶液，所述金屬鹽選自硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的一種。
12、進一步的，本專利技術所述復合氧化物負載型鈀催化劑制備步驟s2中，相應的cexmyoz載體老化時間10-15?h，在100-150?℃烘干，載體在300-600?℃溫度下焙燒4-8?h。
13、進一步的，本專利技術所述復合氧化物負載型鈀催化劑制備步驟s3中，相應的cexmyoz載體浸漬pd鹽溶液后在60-100?℃之間烘干，在400-700?℃溫度下焙燒3-7?h得到前驅體，前驅體在100-400?℃的h2氛圍中活化3-7?h。
14、進一步的，本專利技術所述的原料丙酮與異丁醛的摩爾比為5.5-8.5。
15、進一步的，本專利技術所述的原料的液時空速為2.0-5.0?h-1?？账龠^高會導致丙酮和異丁醛縮合加氫反應的不完全，過低會導致原料的自縮合以及產物與原料的過度縮合，影響反應的選擇性，降低甲基異戊基酮的收率。
16、進一步的，本專利技術所述的氫氣與異丁醛的摩爾比為2.13-10.67。氫氣過多易導致異丁醛原料和產物結構中羰基的加氫，降低反應的選擇性。
17、進一步的，本專利技術所述的反應溫度為150-200?℃。溫度過高會導致產物與原料的過度縮合，過低會導致丙酮、異丁醛和氫氣的反應不完全，生成副產物。
18、進一步的，本專利技術所述的反應壓力為1.0-3.0?mpa。反應壓力過低會影響加氫反應的效率，反應壓力過高會使導致羰基的加氫，生成副產物，增加產物的分離難度。
19、本專利技術相對于現有技術具有如下有益效果：
20、1）本專利技術采用復合金屬氧化物作為催化劑載體，利用金屬氧化物表面的酸堿可調性，設計多功能催化材料，實現了甲基異戊基酮的一步法高效合成，有效降低了反應能耗，且催化劑具有優異的熱穩定性；
21、2）復合金屬氧化物作為多功能催化劑在丙酮和異丁醛羥醛縮合反應中具有高的反應選擇性，有效避免了丙酮和異丁醛自身的縮合反應，提升了反應效率，簡化了后續的分離工藝。
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1.一種一步法合成甲基異戊基酮的方法，其特征是將原料丙酮和異丁醛混合后，與氫氣一同進入通過裝有催化劑的反應器，經羥醛縮合、脫水和加氫反應，流出汽經冷卻后收集，得到甲基異戊基酮產品的溶液；所述催化劑為復合金屬氧化物負載型鈀催化劑，通式為Pd/CexMyOz，M包括Zr、Al、Mg、Ti、Mn中的一種。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述復合金屬氧化物負載型鈀催化劑按照以下方法制備：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，復合金屬氧化物負載型鈀催化劑通式Pd/CexMyOz中，Pd的質量百分含量為0.05-0.5%，載體CexMyOz中x?:?y范圍0.3-3，z為滿足各元素化合價所需要氧的原子比率。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S1中，將對應的金屬鹽溶解于去離子水中，形成濃度為0.2-0.?8?mol/L的混合溶液，所述金屬鹽選自硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的一種。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，老化時間10-15?h，在100-150?℃干燥，300-600?℃
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，在60-100?℃烘干，在400-700?℃溫度下焙燒3-7?h得到前驅體，前驅體在100-400?℃的H2氛圍中活化3-7?h。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，原料丙酮與異丁醛的摩爾比為5.5-8.5。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，原料的液時空速為2.0-5.0?h-1。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，氫氣與異丁醛的摩爾比為2.13-10.67。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，反應溫度為150-200?℃，反應壓力為1.0-3.0?MPa。
...【技術特征摘要】
1.一種一步法合成甲基異戊基酮的方法，其特征是將原料丙酮和異丁醛混合后，與氫氣一同進入通過裝有催化劑的反應器，經羥醛縮合、脫水和加氫反應，流出汽經冷卻后收集，得到甲基異戊基酮產品的溶液；所述催化劑為復合金屬氧化物負載型鈀催化劑，通式為pd/cexmyoz，m包括zr、al、mg、ti、mn中的一種。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述復合金屬氧化物負載型鈀催化劑按照以下方法制備：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，復合金屬氧化物負載型鈀催化劑通式pd/cexmyoz中，pd的質量百分含量為0.05-0.5%，載體cexmyoz中x?:?y范圍0.3-3，z為滿足各元素化合價所需要氧的原子比率。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟s1中，將對應的金屬鹽溶解于去離子水中，形成濃度為0.2-0.?8?mol/l的混合溶液，所述金屬鹽選自硫酸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李海濤，季峰崎，朱立新，史書瑾，錢俊峰，周維友，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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