一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法与流程

本发明涉及丙二醇制备，尤其涉及一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法。

背景技术：

1、丙二醇是一种无色粘稠液体，近乎无味，细闻微甜，吸湿性强，与水、乙醇及多种有机溶剂混溶，是一种重要的有机化工中间体，主要运用在制药、食品、化妆品等领域。目前，国内大部分厂家都是使用酯交换法生产丙二醇，该方法以碳酸丙烯酯与无水甲醇为原料，在催化剂作用和加热条件下进行酯交换反应制得丙二醇。传统的催化剂为甲醇钠，是一种均相催化剂，在丙二醇制备完成后不易从产物中分离出来，易造成催化剂流失、难以回收利用。因此，非均相固体催化剂应用而生，其中，负载型固体碱催化剂是一种常见的非均相固体催化剂，如将固体碱催化组分（氧化钙、氧化钾等）负载到惰性载体上等。然而，这类固体碱催化组分对h2o比较敏感，遇到h2o很容易中毒失活，导致这类催化剂无法充分发挥催化作用。另外，所述惰性载体上的固体碱催化组分在使用过程中容易发生脱落流失，导致催化剂使用寿命短，需要频繁更换催化剂，造成生产成本的提升。

技术实现思路

1、针对上述的问题，本发明提供一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其不仅有助于提高负载型固体碱催化剂的抗水能力，而且能够提高固体碱催化组分在惰性载体上的结合能力，提高催化剂的使用寿命。为实现上述目的，本发明公开以下方案。

2、一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，包括步骤：

3、（1）将钢渣粉进行酸处理，得到改性钢渣粉，将该改性钢渣粉、玻璃粉、碳酸钙与粘结剂混合均匀后造粒，然后在空气气氛中进行烧结处理，且所述烧结温度高于玻璃粉的熔化温度。完成后冷却至室温，即得催化剂前驱体。

4、（2）将所述催化剂前驱体置于含有硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中后保温，完成后进行干燥，即得所述负载型固体碱催化剂。

5、进一步地，步骤（1）中，所述钢渣粉与酸液的比例为1g：30~50ml。可选地，所述酸液的质量分数为20~35%。可选地，所述酸液包括盐酸、硫酸等中的任意一种。

6、进一步地，步骤（1）中，所述酸处理的时间为1~1.5小时，以去除多孔烧结体中的可溶解成分。

7、进一步地，步骤（1）中，所述改性钢渣粉、玻璃粉、碳酸钙、粘结剂的比例为30~40重量份：5~7重量份：8~13重量份：14~17重量份。

8、进一步地，步骤（1）中，所述粘结剂包括淀粉、动物胶、环糊精、虫胶、水玻璃等中的任意一种。

9、进一步地，步骤（1）中，所述烧结处理的温度为900~980℃，时间为40~60min。

10、进一步地，步骤（1）中，所述玻璃粉的熔化温度低于890℃，以便在烧结处理过程中熔融后将所述钢渣粘接在一体形成惰性催化剂载体。

11、进一步地，步骤（2）中，所述无水乙醇溶液中硅烷偶联剂的质量分数为15~22%。

12、进一步地，步骤（2）中，所述催化剂前驱体与含有硅烷偶联剂的无水乙醇溶液的比例为1g：15~25ml。可选地，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂 kh550、kh560、kh570等中的任意一种。

13、进一步地，步骤（2）中，所述保温温度为50~70℃，时间为30~45min，以便将所述硅烷偶联剂接枝到催化剂前驱体上，提高其抗水能力。

14、进一步地，步骤（2）中，所述干燥温度为80~90℃，时间为5~10min，以去除所述催化剂前驱体中残留的乙醇。

15、与现有技术相比，本发明取得了以下方面的有益技术效果：针对上述背景技术中提到的目前的负载型固体碱催化剂存在的问题，本发明首先以钢渣、玻璃粉、碳酸钙与粘结剂为原料，将其在高于所述玻璃粉的熔化温度的条件下进行高温煅烧，在此过程中所述钢渣在熔融玻璃的作用下粘结为一体形成惰性载体，所述碳酸钙分解后形成的固体碱催化组分——氧化钙负载在所述惰性载体上，同时这些氧化钙在所述熔融玻璃的作用下被粘结在惰性载体上，当冷却至室温后熔融的玻璃粉再次凝固硬化，从而将所述氧化钙牢固地固定在惰性载体上，防止在使用过程中脱落。另外，所述粘结剂在烧结处理过程中分解为气体产物后从惰性载体中排出，从而形成多孔状的惰性载体，一方面便于增加暴露的所述氧化钙，另一方面便于催化反应过程中反应原料与催化剂的接触面积，提高催化效果。最后，本发明对催化剂进行疏水改性处理，从而减少水分进入催化剂中，防止造成所述氧化钙中毒失活。

技术特征：

1.一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述钢渣粉与酸液的比例为1g：30~50ml；

3.根据权利要求1所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述钢渣、玻璃粉、碳酸钙、粘结剂的比例为30~40重量份：5~7重量份：8~13重量份：14~17重量份；

4.根据权利要求1所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述烧结处理的温度为900~980℃，时间为40~60min。

5.根据权利要求4所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述玻璃粉的熔化温度低于890℃。

6.根据权利要求1所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述改性处理的时间为1~1.5小时。

7.根据权利要求1所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述无水乙醇溶液中硅烷偶联剂的质量分数为15~22%。

8. 根据权利要求7所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述催化剂前驱体与含有硅烷偶联剂的无水乙醇溶液的比例为1g：15~25ml；可选地，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂 kh550、kh560、kh570中的任意一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述保温温度为50~70℃，时间为30~45min。

10.根据权利要求1-8任一项所述的酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述干燥温度为80~90℃，时间为5~10min。

技术总结
本发明公开一种酯交换法生产丙二醇的负载型固体碱催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将钢渣、玻璃粉、碳酸钙与粘结剂混合均匀后造粒，然后在空气气氛中进行烧结处理，且所述烧结温度高于玻璃粉的熔化温度；完成后冷却至室温，然后将得到的多孔烧结体置于酸液中进行改性处理，即得催化剂前驱体，备用。（2）将所述催化剂前驱体置于含有硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中后保温，完成后进行干燥，即得所述负载型固体碱催化剂。本发明的上述方法不仅有助于提高负载型固体碱催化剂的抗水能力，而且能够提高固体碱催化组分在惰性载体上的结合能力，提高催化剂的使用寿命。

技术研发人员：卢伟,鲁克彬,王敏锐,王素,张文倩,王政磊
受保护的技术使用者：山东德普新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8