CN114751816B - 一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工领域,具体关于一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法;本发明利用异辛醇、氢氧化钠、钛硅分子筛负载催化剂制发生醇碱氧化反应;由于钛硅分子筛负载催化剂选择性好,进一步提高了异辛醇的选择性和产品收率;还由于工艺流程省去了“精馏”工序,脱水后即可制得成品,使生产效率得到大大提高;生产过程无三废产生,具有清洁无污染的优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域,尤其是一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法。
背景技术
我国的异辛酸产业相比其他国家发展较晚,从上个世纪八十年代才开始研究和生产异辛酸2)。目前工业上生产异辛酸的方法主要有两种,一种为丁醛缩合加氢法,另一种是异辛醇氧化法26。在欧美地区,一些大型的化工企业采用的是丁醛缩合加氢法,而我国的生产异辛酸的厂家多因规模较小,采用异辛醇氧化法。
CN200610045996.3:一种复合催化法制取异辛酸方法:将异辛醇与氢氧化钠水溶液装入反应釜中,使醇碱摩尔比为1.2-1.5;然后在搅拌下加入由0.8-1.2单位质量的氧化钙(纯度95%)、0.6-0.9单位质量的五氧化二钒(纯度98.5%)和0.1-0.4单位质量的氧化稀土(纯度99%)组合而成的复合催化剂;搅拌逐步加温至240-280℃,使醇碱氧化反应1.8-2.2小时后结束;排除氢气;然后进行对反应物料的冷却,再加水5-10%稀释,滤除固体的复合催化剂;然后加入含量为30-40%的H2SO4水溶液使物料pH至3,搅拌进行酸化反应30-40分钟,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水制成异辛酸产品;具有成本低、产品收率高,工艺流程短的特点,实现了辛醇材料制取异辛酸的工业化生产。
CN202111516044.6:本发明公开一种异辛酸的无碱氧化生产工艺,以氮掺杂的活性炭及金属硝酸盐为催化剂,以异辛醇为原料,在含氧气体的存在下,经催化氧化制备得到异辛酸;所述氮掺杂的活性炭及金属硝酸盐均为活性组分。本发明采用氮掺杂的活性炭及金属硝酸盐为催化剂,氮掺杂的活性炭与金属硝酸盐相互协同作用,催化效率高,异辛醇的转化率可达到95%以上,异辛酸选择性达到95%以上;该催化剂制备简单,可重复使用,与现有方法比,避免了碱的使用,减少了废水的量更加环保,成本低。
CN202121039077.1:本实用新型公开了一种异辛酸制备用高效精馏装置,包括蒸馏罐和蒸汽罐,蒸馏罐的一侧安装有单向阀,单向阀的一侧设置有进料管,进料管的外部焊接有预加热管,蒸汽罐的底部通过螺栓安装有加热座,蒸汽罐的顶部焊接有排气管,排气管的顶端和一侧均焊接有蒸汽管,且两个蒸汽管的一端分别焊接在预加热管的底部和蒸馏罐的一侧,预加热管的内部通过螺栓安装有空心盘,空心盘的一侧焊接有若干进料支管,蒸馏罐内部焊接有内胆。本实用新型能增加异辛酸原料通过的管道与蒸汽接触的面积,能充分对异辛酸原液进行预加热,提高精馏装置的效率,能增加异辛酸流通的管道与冷却水接触的面积更大,提高对异辛酸冷凝的效率,提高精馏装置工作的效率。
以上专利及现有,虽然可以保证异辛酸产量,但总体来说存在着反应时间过长,催化剂选择性差,反应条件苛刻,产生三废污染环境等缺点。因此,开发一种新的异辛酸的生产工艺具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法。
一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:
按质量份数,将100-120份异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料PH至3-4,搅拌进行酸化反应30-100min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品。
所述的一种钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:
按质量份数,将50-70份钛硅分子筛,5-10份的烯基硅氧烷,200-300份甲苯,30-40℃反应30-100min,再加入10-20份巯基乙酸稀土,3-6份的三乙胺,60-80℃反应100-200min,再加入2.2-3.5份乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌10-30分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂。
所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为35-40%。
所述的反应釜的操作压力为3-5MPa的。
所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.2-1.5:1。
所述的醇碱氧化反应的温度为220-260℃,反应时间为1.5~4h。
所述的H2SO4水溶液的质量浓度为30-40%的。
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:
按质量份数,加入20-60份氯化稀土,11-35份无水Na2CO3,再加入9-24份巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品;
其反应方程式为:
所述的所述烯基硅氧烷,包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
所述的所述的搅拌转速为180-240r/min。
反应机理:
巯基乙酸稀土由氯化稀土、无水Na2CO3、巯基乙酸制备而成,其反应方程式为:
烯基硅氧烷,巯基乙酸稀土,乙烯基三叔丁基过氧硅烷之间发生加成反应,负载到钛硅分子筛表面。
技术效果:
本发明的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法, 由于加入了钛硅分子筛负载催化剂,烯基硅氧烷修饰的钛硅分子筛与巯基乙酸稀土发生加成反应,乙烯基三叔丁基过氧硅烷进一步引入过氧化基团,进一步提高了异辛醇的选择性和产品收率;还由于工艺流程省去了“精馏”工序,脱水后即可制得成品,使生产效率得到大大提高;生产过程无三废产生,具有清洁无污染的优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明:
(1)气相色谱检测
反应后得到产品为无色略带臭味的油状液体,采用北京北分瑞利仪器有限公司生产的3420A型气相色谱仪对反应后产物的组分及含量进行测。色谱的检测方法:毛细色谱柱(60m×0.25mm×0.5μm)、氢火焰检测器、检测温度210℃、进样器温度230℃、柱箱温度230℃、载气(N2)0.1MPa、空气0.4MPa、氢气(H2)0.4MPa、进样量0.5μL,采样时间20min。
(2)红外光谱分析
北京布鲁克科技有限公司生产的TENSORⅡ型红外光谱仪对分离提纯的异辛酸进行官能团表征。
(3)转化率与收率的计算
异辛醇转化率:
其中,m1-异辛醇的初始加入量,g;
m2-反应后产品的总质量g;
a-反应后产品中异辛醇的百分含量。
异辛酸收率:
其中,m3-理论生成异辛酸的质量,g;
m2-反应后产品的总质量,g;
b-反应后产品中异辛酸的百分含量。
实施例1
一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:
将100g异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料PH至3,搅拌进行酸化反应30min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品。
所述的一种钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:
将50g钛硅分子筛,5g的烯基硅氧烷,200g甲苯,30℃反应30min,再加入10g巯基乙酸稀土,3g的三乙胺,60℃反应100min,再加入2.2g乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌10分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂。
所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为35%。
所述的反应釜的操作压力为3MPa的。
所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.2:1。
所述的醇碱氧化反应的温度为220℃,反应时间为1.5h。
所述的H2SO4水溶液的质量浓度为30%的。
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:
加入20g氯化稀土,11g无水Na2CO3,再加入9g巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品;
所述的所述烯基硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷。
所述的所述的搅拌转速为180r/min。
本实验制备的异辛醇转化率98.76%、异辛酸收率95.35%。
实施例2
一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:
将105g异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料PH至3,搅拌进行酸化反应50min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品。
所述的一种钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:
将55g钛硅分子筛,7g的烯基硅氧烷,240g甲苯,35℃反应50min,再加入14g巯基乙酸稀土,4g的三乙胺,65℃反应140min,再加入2.8g乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌15分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂。
所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为35%。
所述的反应釜的操作压力为4MPa的。
所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.3:1。
所述的醇碱氧化反应的温度为230℃,反应时间为2h。
所述的H2SO4水溶液的质量浓度为35%的。
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:
加入35g氯化稀土,20g无水Na2CO3,再加入15g巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品;
所述的所述烯基硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷。
所述的所述的搅拌转速为200r/min。
本实验制备的异辛醇转化率99.23%、异辛酸收率96.77%。
实施例3
一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:
将115g异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料PH至4,搅拌进行酸化反应80min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品。
所述的一种钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:
将65g钛硅分子筛,8g的烯基硅氧烷,280g甲苯,35℃反应80min,再加入18g巯基乙酸稀土,5g的三乙胺,75℃反应180min,再加入3g乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌25分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂。
所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为40%。
所述的反应釜的操作压力为4MPa的。
所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.4:1。
所述的醇碱氧化反应的温度为250℃,反应时间为3h。
所述的H2SO4水溶液的质量浓度为35%的。
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:
加入50g氯化稀土,30g无水Na2CO3,再加入20g巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品;
所述的所述烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述的所述的搅拌转速为220r/min。
本实验制备的异辛醇转化率99.51%、异辛酸收率98.63%。
实施例4
一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:
将120g异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料PH至4,搅拌进行酸化反应100min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品。
所述的一种钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:
将70g钛硅分子筛, 10g的烯基硅氧烷, 300g甲苯, 40℃反应100min,再加入20g巯基乙酸稀土, 6g的三乙胺, 80℃反应200min,再加入3.5g乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌30分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂。
所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为40%。
所述的反应釜的操作压力为5MPa的。
所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.5:1。
所述的醇碱氧化反应的温度为260℃,反应时间为4h。
所述的H2SO4水溶液的质量浓度为40%的。
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:
加入60g氯化稀土, 35g无水Na2CO3,再加入24g巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品;
所述的所述烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述的所述的搅拌转速为240r/min。
本实验制备的异辛醇转化率99.43%、异辛酸收率98.26%。
对比例1
不添加钛硅分子筛负载催化剂,其它同实施例3;
本实验制备的异辛醇转化率75.34%、异辛酸收率85.21%。
对比例2
不添加烯基硅氧烷,其它同实施例3;
本实验制备的异辛醇转化率77.96%、异辛酸收率87.95%。
对比例3
不添加巯基乙酸稀土,其它同实施例3;
本实验制备的异辛醇转化率87.13%、异辛酸收率90.56%。
Claims (8)
1.一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其操作步骤为:按质量份数,将100-120份异辛醇与氢氧化钠水溶液,装入反应釜中;然后在搅拌下加入钛硅分子筛负载催化剂;搅拌逐步升温,发生醇碱氧化反应;反应结束后,排除氢气,滤除钛硅分子筛负载催化剂;然后加入H2SO4水溶液调节物料pH至3-4,搅拌进行酸化反应30-100min,静置分层放去水层;再将物料进行水洗;减压脱水,得到异辛酸产品;
所述钛硅分子筛负载催化剂的制备方法:按质量份数,将50-70份钛硅分子筛,5-10份的烯基硅氧烷,200-300份甲苯,30-40℃反应30-100min,再加入10-20份巯基乙酸稀土,3-6份的三乙胺,60-80℃反应100-200min,再加入2.2-3.5份乙烯基三叔丁基过氧硅烷,继续搅拌10-30分钟,过滤,烘干,制得钛硅分子筛负载催化剂;
所述的巯基乙酸稀土的制备方法为:按质量份数,加入20-60份氯化稀土,11-35份无水Na2CO3,再加入9-24份巯基乙酸,加热至无气泡生成为止,冷却后,抽滤除去溶剂,并洗涤滤饼至无巯基乙酸为止,干燥得产品。
2.根据权利要求1所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述烯基硅氧烷,巯基乙酸稀土,乙烯基三叔丁基过氧硅烷之间发生加成反应,负载到钛硅分子筛表面。
3.根据权利要求1所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的氢氧化钠水溶液的质量浓度为35-40%。
4.根据权利要求1所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的反应釜的操作压力为3-5MPa;所述的异辛醇与氢氧化钠摩尔比为1.2-1.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的醇碱氧化反应的温度为220-260℃,反应时间为1.5-4h。
6.根据权利要求1所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的H2SO4水溶液的质量浓度为30-40%。
7.根据权利要求2所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的所述烯基硅氧烷,选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
8.根据权利要求2所述的一种钛硅分子筛负载催化制取异辛酸的方法,其特征在于:所述的所述的搅拌转速为180-240r/min。
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