【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于脫水工藝，具體涉及一種催化劑及其制備方法與應用、丙烯醛的合成方法。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、丙烯醛是最簡單的不飽和醛，因兩個反應性官能團的存在而具有高反應活性，能夠單獨或同時反應，出于該原因，丙烯醛具有多種應用，如作為合成中間體，特別是合成蛋氨酸的關鍵中間體。此外，丙烯醛還可以生產動物飼料添加劑所需的d-蛋氨酸、l-蛋氨酸、葉酸、丙烯酸、戊二醛及用于治療哮喘的嘧啶類藥物。
3、丙烯醛的工業化生產主要包括：甲醛-乙醛氣相縮合、丙烯醚熱解和丙烯催化氧化等。隨著石油資源的日益緊張，石油價格不斷上漲，以石油基產品為原料制備丙烯醛的工藝正面臨嚴峻的挑戰。近年來，以甘油為原料經選擇性脫水直接制備丙烯醛的研究引起了許多科學家的關注。其中磷酸鋯催化劑由于具有制備簡單、價格較低、活性較高等優點引起研究者關注。如專利cn104368368a公開了以磷酸鋯為催化劑催化丙三醇制備丙烯醛，該催化劑運行100?h后，丙烯醛收率仍保持在70%以上，然而對于連續流反應來講，磷酸鋯催化劑的壽命有待提高。專利cn107115877a公開了在磷酸鋯的基礎上，通過負載其他金屬元素來改善磷酸鋯催化劑的活性，如硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鈰、硝酸鎳等，然而對催化劑的壽命及選擇性提高有限。
4、因此，現在仍需開發出活性高、選擇性好及穩定性好的催化劑來提高丙三醇的轉化率和丙烯醛的選擇性，
技術實現思路
1、為了解決現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種催化劑及其制備方法與應用、丙烯醛的合成方法，本專利技術提供的催化劑具有較長壽命和高選擇性。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案為：
3、本專利技術的第一個方面，提供一種催化劑，包括載體和負載在所述載體上的活性成分，所述載體為磷酸鋯，所述活性成分為氧化鑭和氧化鉀。
4、在本專利技術的一些實施例中，所述催化劑的粒徑為90-100?nm。
5、在本專利技術的一些實施例中，所述氧化鑭的負載量為0.1-10%，所述氧化鉀的負載量為0.1-8%。
6、在本專利技術的一些實施例中，所述氧化鑭的負載量為0.5-2%，所述氧化鉀的負載量為0.5-1.5%。
7、在本專利技術的一些實施例中，所述氧化鑭的負載量為1.1%，所述氧化鉀的負載量為0.5%。
8、本專利技術的第二個方面，提供一種上述的催化劑的制備方法，包括：
9、在溶劑中，將磷酸二氫銨和氧氯化鋯混合，攪拌，加熱老化，將沉淀物洗滌過濾，干燥，焙燒，得到磷酸鋯；
10、將磷酸鋯浸入鑭鹽溶液中，取出并去除溶劑后焙燒，得到負載氧化鑭的磷酸鋯；
11、將負載氧化鑭的磷酸鋯浸入鉀鹽溶液中，取出并去除溶劑后焙燒，得到催化劑。
12、在本專利技術的一些實施例中，所述磷酸二氫銨和氧氯化鋯混合時，磷和鋯的摩爾比為1.5-2.5:1。
13、在本專利技術的一些實施例中，所述加熱老化為將溶液加熱至50-90℃老化1.5-2.5h；
14、在本專利技術的一些實施例中，所述焙燒為在400-500℃下焙燒2-4?h。
15、在本專利技術的一些實施例中，所述鑭鹽包括氯化鑭和硝酸鑭中的一種；
16、所述鉀鹽包括氯化鉀、氫氧化鉀、碳酸鉀和硝酸鉀中的一種。
17、本專利技術的第三個方面，提供一種上述的催化劑或上述制備方法制備的催化劑在丙三醇合成丙烯醛中的應用。
18、本專利技術的第四個方面，提供一種丙烯醛的合成方法，包括：以上述的催化劑或上述制備方法制備的催化劑作為催化劑，在固定床反應器上以丙三醇水溶液為原料，氮氣為載體，反應溫度為250-330℃，體積空速控制在0.5-1.5?h-1反應，得到丙烯醛。
19、在本專利技術的一些實施例中，所述丙三醇水溶液中丙三醇的質量分數為10-60%。
20、本專利技術的有益效果為：
21、本專利技術利用鉀和鑭改性磷酸鋯催化劑，利用該催化劑催化丙三醇脫水生成丙烯醛，催化劑的抗結焦能力表現良好，丙三醇轉化率和丙烯醛的選擇性都較高，且催化劑的穩定性優異，單次運行時間高于24天。
22、具體的，經驗證，以氧化鉀和氧化鑭質量百分含量分別為0.5%和1.1%的k/la/zrp為催化劑，在固定床上以50%質量分數的丙三醇水溶液為原料，氮氣為載氣，體積空速控制在1.2?h-1，在該反應條件下反應26天，甘油的平均轉化率為98.4%以上，丙烯醛平均選擇性在87.6%。
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1.一種催化劑，其特征在于，包括載體和負載在所述載體上的活性成分，所述載體為磷酸鋯，所述活性成分為氧化鑭和氧化鉀。
2.如權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述催化劑的粒徑為90-100?nm；
3.如權利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述氧化鑭的負載量為0.5-2%，所述氧化鉀的負載量為0.5-1.5%。
4.如權利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述氧化鑭的負載量為1.1%，所述氧化鉀的負載量為0.5%。
5.一種權利要求1-4任一所述的催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述磷酸二氫銨和氧氯化鋯混合時，磷和鋯的摩爾比為1.5-2.5:1；
7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鑭鹽包括氯化鑭和硝酸鑭中的一種；
8.一種權利要求1-4任一所述的催化劑或權利要求5-7任一所述制備方法制備的催化劑在丙三醇合成丙烯醛中的應用。
9.一種丙烯醛的合成方法，其特征在于，包括：以權利要求1-4任一所述的催化劑或權利要求5-7任一所述制
10.如權利要求9所述的丙烯醛的合成方法，其特征在于，所述丙三醇水溶液中丙三醇的質量分數為10-60%。
...【技術特征摘要】
1.一種催化劑，其特征在于，包括載體和負載在所述載體上的活性成分，所述載體為磷酸鋯，所述活性成分為氧化鑭和氧化鉀。
2.如權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述催化劑的粒徑為90-100?nm；
3.如權利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述氧化鑭的負載量為0.5-2%，所述氧化鉀的負載量為0.5-1.5%。
4.如權利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述氧化鑭的負載量為1.1%，所述氧化鉀的負載量為0.5%。
5.一種權利要求1-4任一所述的催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述磷酸二氫銨和氧氯化鋯混合時，磷和鋯的摩爾比...
【專利技術屬性】
技術研發人員：任合成，衛潔，種道皇，李新，
申請(專利權)人：濟南悟通生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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