阅读说明：本技术 一种硝化催化剂的制备方法及应用 (Preparation method and application of nitration catalyst ) 是由 刘卓 王晓宁 陈永乐 张伟 黄伟 金汉强 吴其建 陈永平 于 2018-06-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种硝化催化剂的制备方法,将催化剂载体进行酸洗,载体与酸的质量比为1:0.5-1:5,洗涤温度为20℃-80℃,时间为1h-6h；将预处理后的催化剂载体进行改性处理,处理温度为20℃-80℃,处理时间为1h-6h,浸渍时间为0.5h-24h,改性后洗涤至中性,过滤,烘干后焙烧,焙烧温度200℃-600℃。本发明方法催化剂载体经酸洗后,杂质含量少；利用改性剂改性催化剂,减少了废酸的生成,更加环保；反应产物与催化剂易于分离。(The invention provides a preparation method of a nitration catalyst, which comprises the steps of carrying out acid washing on a catalyst carrier, wherein the mass ratio of the carrier to acid is 1:0.5-1:5, the washing temperature is 20-80 ℃, and the washing time is 1-6 h; modifying the pretreated catalyst carrier at 20-80 deg.c for 1-6 hr and 0.5-24 hr, washing to neutrality, filtering, stoving and roasting at 200-600 deg.c. After the catalyst carrier is subjected to acid washing, the impurity content is low; the modifier is used for modifying the catalyst, so that the generation of waste acid is reduced, and the environment is protected; the reaction product is easily separated from the catalyst.)

一种硝化催化剂的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种用于有机化合物硝化过程的催化剂的制备方法及合成对应硝化物的方法，特别涉及一种可将对二氯苯转化为2,5-二氯硝基苯的催化剂的制备及合成方法。

背景技术

2,5-二氯硝基苯是重要的化工中间体，主要用于生产冰染染料，另外作为氮肥增效剂用以提高水稻产量，它是已知氮肥增效剂中毒性最低的品种之一，2,5-二氯硝基苯又是制备三氯新(2,4,4-三氯-2-羟基二苯醚)的原料。

目前国内生产2,5-二氯硝基苯主要采用间歇生产工艺，即以硫酸作底酸，加人对二氯苯，升温融化，然后滴加硝、硫混酸，通过保温、分层、中和和洗涤得到2,5-二氯硝基苯产品。间歇生产工艺存在生产能力低、劳动强度大、工作环境差、原料消耗高、生产成本高和“三废”处理量大等系列问题。

徐国想等采用连续硝化法生产2,5-二氯稍基苯，改进后的生产过程取消混酸配制而简化了工艺流程，实现了硝化反应连续化、硝化液分离连续化和废酸萃取连续化。但仍使用了混酸作为催化剂，废酸液较多。

CN102260174 B公开了一种固体酸催化剂应用于2,5-二氯硝基苯的制备，将对甲基苯磺酸作为催化剂，与对二氯苯溶液在釜中充分混合后，滴加质量浓度为98%的浓硝酸，在一定温度下进行硝化反应。但反应温度较高，会形成其他副产物。

本发明提供了一种硝化催化剂的制备方法，将催化剂载体进行预处理及改性后，制备一种可以将对二氯苯合成2,5-二氯硝基苯的催化剂，再进行合成实验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于合成2,5-二氯硝基苯的催化剂制备及其合成方法。

本发明通过下述步骤进行催化剂的制备：将催化剂载体进行酸洗，载体与酸的质量比为1:0.5-1:5，洗涤温度为20℃-80℃，时间为1h-6h；将预处理后的催化剂载体进行改性处理，处理温度为20℃-80℃，处理时间为1h-6h，浸渍时间为0.5h-24h，改性后洗涤至中性，过滤，烘干后焙烧，焙烧温度200℃-600℃。

本发明所述的酸为硝酸或盐酸等。

本发明所述的改性剂为硫酸、过氧化氢、磷酸、对甲苯磺酸、氨基磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸、萘磺酸或磺基水杨酸等。

本发明所述催化剂载体为活性炭或分子筛。

本发明所述分子筛是MCM-41、ZSM-5、SAPO-34、MOR或HY型。

本发明所述硝化催化剂用于合成2,5-二氯硝基苯的方法：将10g-30g对二氯苯加入反应器，加热使对二氯苯融化，加入催化剂5g-10g，向对二氯苯中加入硝酸，搅拌速率600r/min-1500r/min，反应温度60℃-80℃，反应时间为0.5h-2h。

本发明所述加入硝酸的方法为滴加，通过流量计控制硝酸加入量。

本发明方法同现有技术比较，优点是：1）催化剂载体经酸洗后，杂质含量少；2）利用改性剂改性催化剂，减少了废酸的生成，更加环保；3）反应产物与催化剂易于分离。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明加以详细描述。

对比例1

将30g对二氯苯置于反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化。配置摩尔比对二氯苯:硝酸=1:1的混酸溶液，混酸溶液中硝酸占25%，硫酸占70wt%，水占5wt%。反应温度为65℃，搅拌速率1000r/min，反应后用蒸馏水洗涤反应后物料，得硝化反应收率≥90%。废酸液300mL。

实施例1

催化剂制备：将5g椰壳活性炭，加入100mL的20%硝酸，在温度为80℃下磁力搅拌器搅拌8h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入100mL 30%的硫酸在60℃下搅拌6h后，浸渍0.5h后，洗涤至中性，120℃下干燥，500℃下焙烧2h，得到硫酸-活性炭1催化剂。（用于洗涤的20%硝酸可回收利用）

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯30g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂5g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率600r/min，反应温度为60℃，恒温反应0.5h，反应后，2,5-二氯硝基苯收率为95%。基本无废酸液产生。

实施例2

催化剂制备：将10g 果壳活性炭，加入200mL的25%硝酸，在温度为30℃下磁力搅拌器搅拌0.5h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入20%硫酸溶液20g，在40℃下搅拌6h后，浸渍12h后，洗涤至中性，120℃下干燥，600℃下焙烧2h，得到对甲苯硫酸-活性炭2催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯30g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂5g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率1500r/min，反应温度为75℃，恒温反应2h，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为91%。基本无废酸液产生。

实施例3

将5g HY分子筛，加入200mL的10%盐酸，在温度为30℃下磁力搅拌器搅拌4h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入10%盐酸溶液20g，在10℃下搅拌6h后，浸渍24h后，洗涤至中性，120℃下干燥，400℃下焙烧2h，得到盐-HY催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯30g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂5g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率1200r/min，反应温度为80℃，恒温反应1h，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为80.5%。基本无废酸液产生。

实施例4

将5g 粉末活性炭，加入200mL的10%硝酸，在温度为50℃下磁力搅拌器搅拌2h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入10%对甲苯磺酸20g，在60℃下搅拌6h后，浸渍4h后，洗涤至中性，120℃下干燥，300℃下焙烧2h，得到对甲苯磺酸-活性炭催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯30g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂5g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率800r/min，反应温度为65℃，恒温反应1.5 h，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为79%。基本无废酸液产生。

实施例5

将5g粉末活性炭，加入200mL的30%硝酸，在温度为50℃下磁力搅拌器搅拌2h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入10%氨基磺酸20g，在60℃下搅拌6h后，浸渍4h后，洗涤至中性，120℃下干燥，300℃下焙烧2h，得到氨基磺酸-活性炭催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯10g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂2g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率1000r/min，反应温度为75℃，恒温反应1 h，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为80.5%。基本无废酸液产生。

实施例6

将5g粉末活性炭，加入100mL的30%硝酸，在温度为50℃下磁力搅拌器搅拌2h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入10%硫酸20g，在60℃下搅拌6h后，浸渍4h后，洗涤至中性，120℃下干燥，300℃下焙烧2h，得到硫酸-活性炭3催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯50g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂10g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率1000r/min，反应温度为65℃，恒温反应1小时，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为92.1%。基本无废酸液产生。

实施例7

将5g椰壳活性炭，加入100mL的30%硝酸，在温度为50℃下磁力搅拌器搅拌2h，用蒸馏水洗涤达到中性后，过滤并烘干。加入10%硫酸20g，在60℃下搅拌6h后，浸渍4h后，洗涤至中性，120℃下干燥，300℃下焙烧2h，得到硫酸-活性炭4催化剂。

2,5-二氯硝基苯的合成：将对二氯苯30g加入反应器中，加热至60℃至对二氯苯完全融化，加入上述催化剂5g，向对二氯苯中缓慢逐滴加入硝酸，搅拌速率1000r/min，反应温度为65℃，恒温反应1小时，反应后，2,5-二氯硝基苯产率为82.1%。