本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)是聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的單體，后者廣泛用于醫(yī)藥、化妝品、消毒劑、油田采集和水處理等領(lǐng)域。目前NVP的工業(yè)合成方法主要是乙炔法(又稱Reppe法)和脫水法。乙炔法存在易燃易爆、三廢多、設(shè)備要求高、操作成本高等難以克服的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的科技工作者都一直在研究可替代的合成方法。脫水法具有操作安全、設(shè)備要求低、三廢少、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。脫水法是在催化劑的存在下通過(guò)N-羥乙基吡咯烷酮(NHP)分子內(nèi)氣相脫水而得到NVP。脫水法工藝的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與催化劑性能密切相關(guān)，只有進(jìn)一步提高催化劑反應(yīng)性能，才能夠降低脫水法制備NVP的工業(yè)生產(chǎn)成本。但是目前公開(kāi)資料中，NVP選擇大于90％的高性能N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑數(shù)量有限，有待于開(kāi)發(fā)新的催化劑配方和制備方法。

US5801252和US5625076公開(kāi)了組成為M_aSi_bX_cO_d的脫水催化劑，其中M是一種或多種選自堿金屬和堿土金屬的元素，X是至少一種選自B、Al或P的元素，a＝1，b＝1～500，c＝0～1，d是由a、b與c以及每個(gè)元素價(jià)態(tài)確定的值。專利中的M_aSi_bX_cO_d脫水催化劑采用過(guò)量浸漬法制備，前驅(qū)體溶液與二氧化硅類載體混合，然后在水浴加熱條件下，將大量多余的水蒸發(fā)掉，最后干燥焙燒即可。

CN1712397A公開(kāi)了組成為M_aSi_bLa_cRe_d的多元氧化物催化劑，其中M是堿金屬或堿土金屬元素，La和Re是稀土元素，其中a、c、d＝0～1，b＝1～100。專利中的M_aSi_bLa_cRe_d催化劑制備方法是將前驅(qū)體溶液在pH 6.5～8范圍內(nèi)與白炭黑混合，然后在水浴加熱條件下濃縮至干，最后干燥焙燒得到催化劑成品。

劉娜，張明森等人(石油化工，2012,41增刊，347-349)報(bào)道了一種Na₁Si₅₀La_0.1Ce_0.1催化劑，其制備方法與CN1712397A專利中采用的制備方法相同，研究發(fā)現(xiàn)催化劑失活的一個(gè)重要原因是活性組分Na的流失，說(shuō)明這類催化劑抗水性有待提高。

上述專利報(bào)道中的催化劑制備方法產(chǎn)量低、能耗高、周期長(zhǎng)，并且大部分制備方法制備的只是粉體催化劑，不適合用于制備工業(yè)催化劑。目前專利和文獻(xiàn)報(bào)道中N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑的制備方法均處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，催化劑成型方法未見(jiàn)報(bào)道。

本發(fā)明人在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究與分析，終于完成了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[要解決的技術(shù)問(wèn)題]

本發(fā)明的目的是提供一種N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑的制備方法。

[技術(shù)方案]

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明涉及一種N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑的制備方法。

該制備方法的步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比(0.6～8.2)：(0.4～6.4)：(65～75)，把硝酸鈉或三水醋酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比(0.4～13.2)：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為(30～33)：(0.6～8.2)，讓二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在溫度120℃～300℃干燥4～12小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：(0.4～10)，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在溫度120℃～300℃干燥4～12小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑和去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是(36～200)：(1.5～25)：(15～75)：(300～400)，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在溫度120℃～300℃的條件下干燥4～12小時(shí)，接著在溫度500℃～550℃的條件下焙燒2～5小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的二氧化硅是采用氣相法或沉淀法制備得到的二氧化硅粉體。

根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B與步驟C中，得到的固體物在空氣中進(jìn)行干燥。

根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟D中，所述的黏合劑是一種或多種選自磷酸鋁含量為30％的磷酸鋁溶膠溶液、SiO₂含量為以重量計(jì)24～26％的硅溶膠溶液、Al₂O₃含量為以重量計(jì)24～26％的鋁溶膠溶液的溶膠。

根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟D中，所述的膠溶劑是氫氧化鈉或氫氧化鉀；所述的填充劑是一種或多種選自氫氧化鈣、氫氧化鋇、氧化鈷或氧化鎳的填充劑。

根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟E中，所述的催化劑半成品在空氣或惰性氣氛中進(jìn)行干燥與焙燒。

本發(fā)明還涉及所述制備方法制備得到的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，以催化劑總重量計(jì)，所述的催化劑含有0.5～10％氧化鈉相、0.5～8％氧化鑭相與0.1～3.0％磷酸相。

在本發(fā)明中，如果氧化鈉含量大于10％，則催化劑堿性位數(shù)量遠(yuǎn)大于酸性位數(shù)量，導(dǎo)致催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性降低，如果氧化鈉含量小于0.5％，則堿性位數(shù)量遠(yuǎn)小于酸性位數(shù)量，導(dǎo)致催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性較低。因此氧化鈉含量為0.5％～10％是合適的，優(yōu)選地是1％～8％，更優(yōu)選地是3％～6％。

在本發(fā)明中，如果氧化鑭含量大于8％，則氧化鑭分散性較低，導(dǎo)致氧化鑭顆粒聚集，降低修飾效果，催化劑選擇性較低。如果氧化鑭含量小于0.5％，則達(dá)不到修飾效果，催化劑選擇性較低。因此氧化鑭含量為0.5％～8％是合適的，優(yōu)選地是1％～6％，更優(yōu)選地是3％～5％。

在本發(fā)明中，如果磷酸含量大于3％，則催化劑酸性強(qiáng)度太大，導(dǎo)致催化劑選擇性較低。如果磷酸含量小于0.1％，則達(dá)不到修飾效果，催化劑選擇性較低。因此氧化鑭含量為0.1％～3％是合適的，優(yōu)選地是0.3％～2.0％，更優(yōu)選地是0.5％～1％。

根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，以催化劑總重量計(jì)，所述的催化劑含有3～16％黏合劑、0.5～5.0％膠溶劑與5～20％填充劑。所述的黏合劑是一種或多種選自磷酸鋁溶膠、鋁溶膠或硅溶膠的黏合劑，膠溶劑是一種或兩種選自氫氧化鈉、氫氧化鉀的膠溶劑；填充劑是一種或多種選自氫氧化鈣、氫氧化鋇、氧化鈷或氧化鎳的填充劑。

在本發(fā)明中，如果黏合劑含量大于16％，則催化劑催化效率較低，導(dǎo)致催化劑用量較大。如果黏合劑含量小于3％，則成型的催化劑強(qiáng)度較差。因此黏合劑含量為3％～16％是合適的，優(yōu)選地是5％～15％，更優(yōu)選地是8％～10％。

在本發(fā)明中，如果膠溶劑含量大于5％，則催化劑堿性位過(guò)量，導(dǎo)致催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性降低。如果膠溶劑含量小于0.5％，則成型的催化劑強(qiáng)度較差。因此膠溶劑含量為0.5％～5％是合適的，優(yōu)選地是0.5％～4％，更優(yōu)選地是1％～3％。

在本發(fā)明中，如果填充劑含量大于20％，則成型的催化劑強(qiáng)度較差。如果填充劑含量小于5％，則催化劑達(dá)不到抗水效果。因此填充劑含量為5％～20％是合適的，優(yōu)選地是7％～15％，更優(yōu)選地是8％～12％。

本發(fā)明的催化劑具有下述特性：機(jī)械強(qiáng)度為80～110N/cm、比表面積為100～200m²/g，平均孔徑為10～15nm，孔容為0.6～1.2cm³/g，堆密度為0.3～0.7g/cm³。

其中，比表面積、平均孔徑，孔容是使用美國(guó)康塔公司NOVA4200比表面積及孔徑分布儀在其操作手冊(cè)指導(dǎo)下，采用國(guó)標(biāo)GB/T 19587-2004及GB/T 21650.3-2011標(biāo)準(zhǔn)分析方法測(cè)定得到的。

堆密度是根據(jù)HG/T4680-2014標(biāo)準(zhǔn)分析方法測(cè)定得到的。

機(jī)械強(qiáng)度是根據(jù)HG/T2782-1996標(biāo)準(zhǔn)分析方法測(cè)定得到的。

根據(jù)內(nèi)標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)方法，采用氣相色譜分析方法，以γ-丁內(nèi)酯為內(nèi)標(biāo)，乙醇為溶劑，測(cè)定本發(fā)明催化劑的催化特性。

由測(cè)定結(jié)果按照下述公式計(jì)算本發(fā)明催化劑的轉(zhuǎn)化率：

NHP的轉(zhuǎn)化率＝(NHP進(jìn)料摩爾量–NHP剩余摩爾量)/NHP進(jìn)料摩爾量×100％

按照下述公式計(jì)算本發(fā)明催化劑的選擇性：

NVP的轉(zhuǎn)化率＝NVP產(chǎn)生摩爾量/(NHP進(jìn)料摩爾量–NHP剩余摩爾量)×100％

本發(fā)明催化劑在催化N-羥乙基吡咯烷酮脫水時(shí)的催化特性如下：

在溫度340℃～400℃、原料組成以體積計(jì)10％NHP/N₂與空速1000～2000h^-1的條件下，NHP的轉(zhuǎn)化率大于80％，NVP選擇性大于92％。

[有益效果]

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，耗水量少、能耗低、周期短、產(chǎn)量高，適合用于制備工業(yè)催化劑；

(2)制備成型的催化劑強(qiáng)度高(催化劑的外觀和微觀掃描電鏡形態(tài)如附圖1和附圖2所示)，機(jī)械強(qiáng)度達(dá)80N/cm～110N/cm，不易粉化，使用壽命長(zhǎng)，催化劑比表面積100～200m²/g，平均孔徑10～15nm，孔容0.6～1.2cm³/g，堆密度0.3～0.7g/cm³；

(3)采用本發(fā)明的方法制備的N-乙烯基吡咯烷酮合成催化劑性能優(yōu)異，在溫度340℃～400℃，原料組成10％NHP/N₂，空速1000～2000h^-1的條件下，NHP的轉(zhuǎn)化率大于80％，NVP選擇性大于92％；

(4)本發(fā)明通過(guò)添加氧化鑭、磷酸有效改善酸堿活性位分布，添加的填充劑具有高溫吸水效果，可以提高催化劑抗水性。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑的外觀。

圖2是本發(fā)明N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑的掃描電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】

通過(guò)下述實(shí)施例將能夠更好地理解本發(fā)明。

實(shí)施例1：

該實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比4.1：1.1：70，把硝酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比0.4：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為30：4.1，將二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，溫度120℃干燥4小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：0.4，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，溫度120℃干燥4小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑和去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是60：3：30：350，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；所述的黏合劑是二氧化硅含量為以重量計(jì)25％的硅溶膠溶液、膠溶劑是氫氧化鈉、填充劑是氫氧化鈣；

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在空氣氣氛中，在溫度120℃的條件下干燥4小時(shí)，接著在空氣氣氛中，在溫度500℃的條件下焙燒2小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。所述催化劑的外觀參見(jiàn)附圖1；所述催化劑的掃描電鏡圖參見(jiàn)附圖2。

本實(shí)施例制備的催化劑記為催化劑1，該催化劑含有以催化劑總重量計(jì)5％氧化鈉、1.3％氧化鑭、0.1％磷酸、5％黏合劑、1％膠溶劑與10％填充劑。

按照本說(shuō)明書所描述的檢測(cè)方法測(cè)定，催化劑1的機(jī)械強(qiáng)度為90N/cm、比表面積150m²/g、平均孔徑15nm、孔容0.8cm³/g與堆密度0.5g/cm³。

實(shí)施例2：

該實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比0.6：0.4：70，把三水醋酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比4：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為30：0.6，將二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度150℃的條件下干燥6小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：4，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度150℃的條件下干燥6小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑和去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是36：1.5：15：350，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；所述的黏合劑是二氧化硅含量為以重量計(jì)25％的硅溶膠溶液、膠溶劑是氫氧化鉀、填充劑是氫氧化鋇；

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在空氣氣氛中，在溫度120℃的條件下干燥6小時(shí)，接著在空氣氣氛中，在溫度500℃的條件下焙燒5小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

本實(shí)施例制備的催化劑記為催化劑2，該催化劑含有以催化劑總重量計(jì)0.5％氧化鈉、0.5％氧化鑭、1％磷酸、3％黏合劑、0.5％膠溶劑與5％填充劑。

按照本說(shuō)明書所描述的檢測(cè)方法測(cè)定，催化劑2的機(jī)械強(qiáng)度為80N/cm、比表面積196m²/g、平均孔徑13nm，孔容1.2cm³/g與堆密度0.3g/cm³。

實(shí)施例3：

該實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比8.2：6.4：65，把硝酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比4：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為30：8.2，讓二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度120℃的條件下干燥8小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：4，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度120℃的條件下干燥8小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；所述的黏合劑是二氧化硅含量為以重量計(jì)25％的硅溶膠和磷酸鋁含量為以重量計(jì)30％的磷酸鋁溶膠混合溶液(二者質(zhì)量比為2：1)、膠溶劑是氫氧化鈉、填充劑是氫氧化鋇和氧化鎳混合物(二者質(zhì)量比為3：1)；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是180：1.5：60：300，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在空氣氣氛中，在溫度120℃的條件下干燥8小時(shí)，接著在惰性氣氛中，在溫度550℃的條件下焙燒2小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

本實(shí)施例制備的催化劑記為催化劑3，該催化劑含有以催化劑總重量計(jì)10％氧化鈉、8％氧化鑭、1％磷酸相對(duì)含量、16％黏合劑、0.5％膠溶劑與20％填充劑。

按照本說(shuō)明書所描述的檢測(cè)方法測(cè)定，催化劑3的機(jī)械強(qiáng)度為110N/cm、比表面積103m²/g、平均孔徑10nm、孔容0.6cm³/g與堆密度0.7g/cm³。

實(shí)施例4：

該實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比4.1：4：70，把硝酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比8：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為30：4.1，讓二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度180℃的條件下干燥4小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：8，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度300℃的條件下干燥4小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是36：1.5：15：400，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；所述的黏合劑是三氧化二鋁含量為以重量計(jì)25％的鋁溶膠溶液、膠溶劑是氫氧化鈉、填充劑是氧化鈷；

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在空氣氣氛中，在溫度300℃的條件下干燥4小時(shí)，接著在惰性氣氛中，在溫度550℃的條件下焙燒2小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

本實(shí)施例制備的催化劑記為催化劑4，該催化劑含有以催化劑總重量計(jì)5％氧化鈉、5％氧化鑭、2％磷酸、3％黏合劑、0.5％膠溶劑與5％填充劑。

按照本說(shuō)明書所描述的檢測(cè)方法測(cè)定，催化劑4的機(jī)械強(qiáng)度為85N/cm、比表面積156m²/g、平均孔徑15nm、孔容0.8cm³/g與堆密度0.4g/cm³。

實(shí)施例5：

該實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：

A、含鈉鑭水溶液配制

按照以克計(jì)鈉鹽、鑭鹽與以毫升計(jì)去離子水的比4.1：1：75，把硝酸鈉鈉鹽與六水硝酸鑭溶于去離子水中，得到含鈉鑭水溶液；

按照以克計(jì)磷酸與以毫升計(jì)去離子水的比13.2：400，把濃度為以重量計(jì)85％磷酸加到去離子水中，得到磷酸水溶液；

B、第一次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A鈉鹽的比為30：4.1，將二氧化硅浸漬步驟A得到的含鈉鑭水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度300℃的條件下干燥6小時(shí)，得到一種含鈉鑭粉末；

C、第二次浸漬

按照以克計(jì)二氧化硅與步驟A磷酸的比為300：10，讓步驟B得到的含鈉鑭粉末浸漬步驟A得到的磷酸水溶液，得到的固體物在空氣氣氛中，在溫度300℃的條件下干燥6小時(shí)，得到一種含鈉鑭磷粉末；

D、混配

讓步驟C得到的含鈉鑭磷粉末再與黏合劑、膠溶劑、填充劑和去離子水混合均勻，其中黏合劑、膠溶劑、填充劑與去離子水的重量比是200：25：75：350，然后使用擠壓機(jī)擠出成型，得到一種催化劑半成品；所述的黏合劑是二氧化硅含量為以重量計(jì)25％的硅溶膠溶液、膠溶劑是氫氧化鈉、填充劑是氫氧化鈣與氫氧化鋇的混合物(二者質(zhì)量比為2：1)。

E、干燥與焙燒

步驟D得到的催化劑半成品在空氣氣氛中，在溫度300℃的條件下干燥12小時(shí)，接著在空氣氣氛中，在溫度550℃的條件下焙燒5小時(shí)，得到所述的N-羥乙基吡咯烷酮脫水催化劑。

本實(shí)施例制備的催化劑記為催化劑5，該催化劑含有以催化劑總重量計(jì)5％氧化鈉、1.3％氧化鑭、3％磷酸、10％黏合劑、5％膠溶劑與15％填充劑。

按照本說(shuō)明書所描述的檢測(cè)方法測(cè)定，催化劑5的機(jī)械強(qiáng)度為104N/cm、比表面積184m²/g、平均孔徑12nm、孔容0.8cm³/g與堆密度0.5g/cm³。

實(shí)施例6：催化劑1-5催化性能試驗(yàn)

將催化劑1-5破碎成尺寸為10×2.5mm的顆粒。然后取30ml催化劑裝填到內(nèi)徑為20mm的固定床反應(yīng)器中。

反應(yīng)條件如下：反應(yīng)原料氣組成為10％NHP+90％N₂、反應(yīng)溫度350℃、反應(yīng)壓力0.1MPa、氣相空速2000h^-1。

在反應(yīng)10小時(shí)達(dá)到穩(wěn)定后，收集從固定床反應(yīng)器排出的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品。

采用氣相色譜分析法，以γ-丁內(nèi)酯為內(nèi)標(biāo)，乙醇為溶劑，對(duì)本實(shí)施例制備得到的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品進(jìn)行分析，按照本說(shuō)明書描述的公式計(jì)算得到NHP轉(zhuǎn)化率、NVP選擇性、NVP收率，這些結(jié)果列于表1中。

表1：不同催化劑N-羥乙基吡咯烷酮脫水反應(yīng)性能

實(shí)施例7：本發(fā)明催化劑的催化脫水反應(yīng)穩(wěn)定性試驗(yàn)

將催化劑5破碎成尺寸10×2.5mm的顆粒。然后取30ml催化劑裝填到內(nèi)徑為20mm的固定床反應(yīng)器中。

反應(yīng)條件：反應(yīng)原料氣組成為10％NHP+10％H₂O+80％N₂、反應(yīng)溫度350℃、反應(yīng)壓力0.1MPa、氣相空速2000h^-1。

在反應(yīng)1小時(shí)后收集從固定床反應(yīng)器排出的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品，接著在反應(yīng)100小時(shí)后再次收集從固定床反應(yīng)器排出的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品。

采用與實(shí)施例6相同的分析方法，對(duì)實(shí)施例5制備得到的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品進(jìn)行了分析，其分析結(jié)果列于表2中。

表2：催化劑5在含水蒸汽條件下催化脫水反應(yīng)穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例8：本發(fā)明催化劑的催化脫水反應(yīng)穩(wěn)定性試驗(yàn)

將催化劑1破碎成尺寸為10×2.5mm的顆粒。然后取30ml催化劑裝填到內(nèi)徑為20mm的固定床反應(yīng)器中。

反應(yīng)條件：反應(yīng)原料氣為100％NHP、反應(yīng)溫度360℃、反應(yīng)壓力0.02MPa與氣相空速200h^-1。反應(yīng)10小時(shí)達(dá)到穩(wěn)定后，收集從固定床反應(yīng)器排出的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品。

采用與實(shí)施例6相同的分析方法，對(duì)實(shí)施例1制備得到的N-乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)品進(jìn)行了分析，由其分析結(jié)果計(jì)算得到：NHP轉(zhuǎn)化率87.8％、NVP選擇性96.9％與NVP收率85.1％。