【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于化工催化，具體涉及一種利用beta分子篩作為催化劑催化2,5-二甲基呋喃(dmf)和丙烯酸(aa)合成對二甲苯(px)的方法及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、px是一種重要的有機原料，也是芳烴產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)原料，約97％的px用于制取精對苯二甲酸，剩余3％主要用于制備對苯二甲酸二甲酯。對苯二甲酸可進一步與乙二醇反應(yīng)生成聚對苯二甲酸乙醇酯(pet)，pet可用于生產(chǎn)聚酯纖維和聚酯塑料，廣泛應(yīng)用于紡織、包裝等領(lǐng)域。
2、目前，px主要通過石油芳烴轉(zhuǎn)化制得。隨著能源革命轉(zhuǎn)型的深入，以生物質(zhì)為原料制備px的新路徑成為研究熱點。含有共軛二烯結(jié)構(gòu)的dmf可與一系列親雙烯體經(jīng)diels-alder和脫水反應(yīng)制備px。乙烯是常用的親雙烯體，但反應(yīng)條件需要高溫高壓，極大限制了反應(yīng)的進一步工業(yè)化。而采用生物質(zhì)基的丙烯酸作為親雙烯體，此法條件溫和，操作簡單，優(yōu)勢明顯，顯示出強的工業(yè)應(yīng)用前景。
3、分子篩是一類具有均勻孔道結(jié)構(gòu)的晶體鋁硅酸鹽材料，其活性中心、孔道結(jié)構(gòu)、晶體形貌以及拓撲結(jié)構(gòu)具有多樣性和可調(diào)變性，在多相催化領(lǐng)域得到研究者廣泛關(guān)注。以分子篩為催化劑催化dmf制備px也已經(jīng)取得了許多成果，其中常用的分子篩有y型、zsm-5以及beta分子篩等。但由于分子篩具有微孔結(jié)構(gòu)，存在嚴重的擴散限制，導(dǎo)致其活性位利用率不高。在前期的研究中，我們制備了具有高外比表面積的mww分子篩用于催化2,5-dmf和aa合成px。mww分子篩外表面提供了大量易接觸的活性位點，顯著提高了催化劑的活性(cn117069558a)。但由于mww較小
4、相比于mww分子篩，beta分子篩具有三維十二元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)，相對較大的分子篩孔道可供反應(yīng)物和產(chǎn)物擴散，且大的比表面積也可促進反應(yīng)物分子與分子篩表面活性中心接觸。但傳統(tǒng)的beta分子篩其內(nèi)部擴散路徑較長，仍存在強的擴散限制，導(dǎo)致催化活性難以提高。因此，迫切需要開發(fā)一種高催化活性的分子篩催化劑應(yīng)用于2,5-dmf合成px的反應(yīng)中。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)是針對現(xiàn)有2,5-二甲基呋喃合成px的反應(yīng)中，存在分子篩催化劑傳質(zhì)影響，活性低，對環(huán)境不友好等問題，提供一種納米型h-beta分子篩作為催化劑，該分子篩催化劑表現(xiàn)出較高的催化活性和選擇性以及對環(huán)境友好的優(yōu)點。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)具體是按照以下步驟進行的：
3、一種合成對二甲苯催化劑的制備方法，以納米型h-beta分子篩作為催化劑，反應(yīng)物為2,5-二甲基呋喃和丙烯酸，其中2,5-二甲基呋喃和丙烯酸的摩爾比為1∶2；反應(yīng)在磁力攪拌釜中進行，反應(yīng)溫度為160℃～190℃，氮氣作為保護氣，常壓條件下。
4、反應(yīng)時間為3-15h：催化劑和2,5-二甲基呋喃的相對用量為：0.1g：0.015mol；反應(yīng)溶劑為正庚烷。
5、作為對本專利技術(shù)的限定，本專利技術(shù)所述納米型h-beta分子篩催化劑的制備方法為：
6、(1)在室溫下將naoh溶解在去離子水中，再加入naalo2，攪拌1h得到澄清透明的溶液；
7、(2)然后緩慢向步驟(1)得到的溶液中滴加四乙基氫氧化銨(teaoh、25wt％水溶液)，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌0.5h；
8、(3)稱取親水性二氧化硅，少量多次加入至步驟(2)所得溶液中，30℃水浴攪拌6h得到透明膠狀前驅(qū)體，前驅(qū)體的摩爾配比為：sio2：0.025al2o3：0.025～0.05na2o：12～16h2o：0.3teaoh；進一步優(yōu)選為na2o與sio2的摩爾比例為0.05：1。
9、(4)將前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在150℃烘箱中靜置晶化3天。水熱反應(yīng)釜中的前驅(qū)體經(jīng)離心、洗滌、干燥后得白色粉末，即未脫模板劑的beta分子篩。
10、(5)將步驟(4)得到的白色粉末置于馬弗爐中，升溫至550℃焙燒6h，得到na型的beta分子篩；
11、(6)將na型的beta分子篩經(jīng)1mol·l-1nh4cl溶液在80℃下離子交換三次，干燥后將其置于馬弗爐中，升溫至550℃，焙燒4h，得到h型的beta分子篩。
12、采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)取得的有益效果是：
13、本專利技術(shù)提供一種簡單的合成對二甲苯催化劑的制備方法，通過本專利技術(shù)技術(shù)方案得到的納米型h-beta分子篩，其顆粒尺寸較小，顯著降低了分子篩內(nèi)部傳質(zhì)擴散的阻力，提高了beta分子篩內(nèi)部活性位點的利用率，使催化劑表現(xiàn)出高的催化活性。在反應(yīng)溫度為190℃、反應(yīng)時間為15h、催化劑用量0.1g、初始反應(yīng)壓力為常壓條件下，可得99％的2,5-dmf轉(zhuǎn)化率和98％的px選擇性。
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1.一種合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：在氣體保護下，以納米型H-Beta分子篩為催化劑，催化2,5-二甲基呋喃和丙烯酸反應(yīng)得對二甲苯；其中納米型Beta分子篩前驅(qū)體成分，摩爾配比為：SiO2：0.025Al2O3：0.025～0.05Na2O：12～16H2O：0.3TEAOH；將Beta分子篩在NH4Cl溶液中進行離子交換，得到H型的Beta分子篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：反應(yīng)溫度為160℃～190℃，反應(yīng)時間為3-15h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：氮氣作為保護氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：2,5-二甲基呋喃和丙烯酸的摩爾比為1∶2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：Na2O與SiO2的摩爾比例為0.05：1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：反應(yīng)壓力為常壓。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：在氣體保護下，以納米型h-beta分子篩為催化劑，催化2,5-二甲基呋喃和丙烯酸反應(yīng)得對二甲苯；其中納米型beta分子篩前驅(qū)體成分，摩爾配比為：sio2：0.025al2o3：0.025～0.05na2o：12～16h2o：0.3teaoh；將beta分子篩在nh4cl溶液中進行離子交換，得到h型的beta分子篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成對二甲苯催化劑的制備方法，其特征在于：反應(yīng)溫度為160℃～...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛冰，黃潔，閆冰，柳娜，
申請(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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