本發(fā)明涉及化學合成制備，具體為一種催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法。

背景技術：

1、3-甲基吡啶是重要的化工原料和有機中間體，主要應用于農藥、醫(yī)藥、飼料添加劑、香料等領域。3-甲基吡啶可以生產(chǎn)用于醫(yī)藥領域的煙酸、煙酰胺和3-氰基吡啶等。同時還是合成多種衍生產(chǎn)品的中間體，如2-氯-5-氯甲基吡啶、2-氯-3-甲基吡啶、2-氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶等，進而可生產(chǎn)一系列農藥產(chǎn)品。

2、目前3-甲基吡啶的合成方法較多，有甲醛、乙醛和氨；甲醛、乙醇和氨；丙烯醛、丙醛和氨；吡啶烷基化法等，其中吡啶烷基化合成3-甲基吡啶實現(xiàn)高效選擇性，是未來研究的趨勢。

3、公開號為cn111760584a的中國專利申請公開了一種新型甲基吡啶催化劑的制備方法，將水、濃鹽酸、p123混合攪拌，滴加teos后加入含有金屬離子的硅酸鹽和復合硅酸鹽溶液最終得到負載金屬離子的sba-15介孔分子篩的新型催化劑。催化合成甲基吡啶的選擇性和轉化率高，新型催化劑的熱穩(wěn)定性高，催化活性周期長；

4、公告號cn115368298b的中國專利公開了一種以吡啶和甲醇為原料合成3-甲基吡啶制備方法。使用負載磷鎢酸、磷硅酸、磷鉬酸等固體酸的活性炭或mcn-41分子篩制備的負載型雜多酸催化劑，原料通過流化床反應器合成3-甲基吡啶。上述兩者合成3-甲基吡啶轉化率和收率均偏低，且產(chǎn)物不易分離。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，本發(fā)明以吡啶和甲醇為原料，在鐵氧體類催化劑作用下，可實現(xiàn)高選擇性的合成3-甲基吡啶，降低了生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益，以解決上述背景技術中提出的現(xiàn)有合成3-甲基吡啶生產(chǎn)工藝中所存在的收率低、副產(chǎn)物多且產(chǎn)物不易分離的不足的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，包括如下步驟：

4、步驟1：按照化學計量比混合硝酸鹽溶液得到硝酸鹽混合液，將硝酸鹽混合液滴加至磁力攪拌的過量氫氧化鈉溶液中，反應10小時后抽濾，采用去離子水洗滌，抽濾后置于100℃烘箱干燥14小時，在400℃下焙燒16小時，經(jīng)壓片得到鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4；

5、步驟2：反應前高溫活化鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4，預熱反應器并通入氮氣，調節(jié)原料甲醇和吡啶摩爾比配置成混合溶液，調節(jié)反應溫度，反應壓力，進料流速；

6、步驟3：通入步驟2的混合溶液并被汽化，汽化后的吡啶甲醇混合氣體在反應器與催化劑層進行催化反應，生成的產(chǎn)物通過出料口出料后冷凝收集，得到高選擇性的合成3-甲基吡啶。

7、進一步地，所述鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4中x的取值范圍為0-1。

8、進一步地，所述硝酸鹽溶液至少包括硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鐵中的兩種硝酸鹽。

9、進一步地，所述硝酸鹽溶液濃度控制在0.5-1.0mo?l/l。

10、進一步地，步驟1的沉淀過程在室溫下進行，反應溶液維持ph＝10。

11、進一步地，步驟1的焙燒過程在空氣氛圍下進行。

12、進一步地，步驟2的甲醇和吡啶的摩爾比為1.5。

13、進一步地，步驟2的反應溫度為300-500℃，壓力0.02-0.1mpa，物料進料流速為0.05-0.1g/min。

14、進一步地，步驟2中的鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4在500℃活化兩小時。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、本發(fā)明以吡啶和甲醇為原料將一定摩爾比的多種過渡金屬硝酸鹽混合水溶液通過共沉淀法制備得到鐵氧體催化劑，通過固定床反應器在調節(jié)溫度空速的條件下，3-甲基吡啶收率可達到86％以上，與現(xiàn)有的技術方案相比有較大提升，本發(fā)明的鐵氧體催化劑調節(jié)兩種過渡金屬元素比例，改良制備步驟簡單，熱穩(wěn)定性高和催化活性周期長，對吡啶烷基化反應有較高的催化活性和選擇性，可以應用于3-甲基吡啶合成工藝中用于提高3-甲基吡啶的收率。

技術特征：

1.一種催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，所述鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4中x的取值范圍為0-1。

3.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，所述硝酸鹽溶液至少包括硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鐵中的兩種硝酸鹽。

4.所述根據(jù)權利要求3所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，所述硝酸鹽溶液濃度控制在0.5-1.0mol/l。

5.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，步驟1的沉淀過程在室溫下進行，反應溶液維持ph＝10。

6.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，步驟1的焙燒過程在空氣氛圍下進行。

7.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，步驟2的甲醇和吡啶的摩爾比為1.5-3。

8.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，步驟2的反應溫度為300-500℃，反應壓力0.02-0.1mpa，物料進料流速為0.05-0.1g/min。

9.根據(jù)權利要求1所述的催化劑催化吡啶合成3-甲基吡啶的方法，其特征在于，步驟2中的鐵氧體類催化劑cu1-xcoxfe2o4在500℃活化兩小時。

技術總結
本發(fā)明公開了一種催化劑催化吡啶合成3?甲基吡啶的方法，將硝酸鹽混合液滴加至磁力攪拌的過量氫氧化鈉溶液中，通過共沉淀法制備得到鐵氧體催化劑，高溫活化鐵氧體類催化劑，調節(jié)原料甲醇和吡啶摩爾比配置成混合溶液，調節(jié)反應溫度，反應壓力，進料流速，通入混合溶液并被汽化，汽化后的吡啶甲醇混合氣體在反應器與催化劑層進行催化反應，生成的產(chǎn)物通過出料口出料后冷凝收集，得到高選擇性的合成3?甲基吡啶。本發(fā)明以吡啶和甲醇為原料，在鐵氧體類催化劑作用下，可實現(xiàn)高選擇性的合成3?甲基吡啶，3?甲基吡啶收率可達到86％以上，降低了生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益。

技術研發(fā)人員：方紅新,成熙雅,劉健,金文娟,王婕
受保護的技術使用者：安徽國星生物化學有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/18