專利名稱：加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
新戊二醇(NPG)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各類高性能樹(shù)脂、增塑劑、合成潤(rùn)滑油、表面活性劑以及布洛芬藥物等。早期的甲酸鹽法生產(chǎn)工藝在國(guó)外已為先進(jìn)的縮合加氫法所代替， 加氫法生產(chǎn)新戊二醇工藝包括甲醛水溶液和異丁醛在堿性催化劑(有機(jī)胺、相轉(zhuǎn)移催化劑和陰離子交換樹(shù)脂)作用下羥醛縮合生成羥基戊醛HPA，然后將其加氫制得新戊二醇。采用的加氫催化劑主要有3類鎳系、銅系和貴金屬系催化劑。但鎳系催化劑催化活性低、 失活快，難以連續(xù)和大規(guī)模生產(chǎn)，所需的高溫條件增大了羥基戊醛自身縮合的幾率，降低了新戊二醇選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量。貴金屬系催化劑在較低溫度和壓力條件下表現(xiàn)出較好的活性和選擇性，但催化劑價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高。而銅系催化劑在加氫制備新戊二醇的工藝中顯示了較好的活性和選擇性，且價(jià)格便宜，具有很好的工業(yè)化前景。在專利申請(qǐng)?zhí)枮?200910200143. 4的中國(guó)專利發(fā)明申請(qǐng)中記載了一種制備新戊二醇的方法，其采用了銅基催化劑，其中銅含量為20-50重量％，催化劑中含有鉻、鈷、鋁和鋅中一種或幾種的混合物，它們的含量為1-25重量％，催化劑的載體是無(wú)機(jī)氧化物，可以是Y-氧化鋁、氧化硅和分子篩中的一種或幾種混合物。在專利號(hào)為201010229538. 1的中國(guó)專利發(fā)明申請(qǐng)，記載了一種新戊二醇的制備方法，其采用了銅基催化劑，銅基催化劑包括80-90份的Cu0、4-7份的MnO和 2-5份的&ι0，向羥基戊醛的濃縮液中加入濃縮液重量1% 10%的無(wú)水甲醇和濃縮液重量 0. 2% 3%的銅基催化劑，在溫度90°C 150°C、壓力在1. 5 8. 5MPa條件下對(duì)羥基戊醛進(jìn)行氫化，氫化時(shí)間0. 3 2. 5h，得到包含新戊二醇的混合物。由于在加氫生成新戊二醇的反應(yīng)中，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，催化劑粒度越小，其分散面積越大，有利于加氫反應(yīng)。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑及其制備方法，具有在150-170°C的高溫的應(yīng)用環(huán)境中高效地催化加氫的性能；并且達(dá)到降低成本和提高使用安全性的目的。
該催化劑包括粒度為1-10 μ m的粉末狀氧化銅和二氧化硅復(fù)合體，其中氧化銅為活性成分占催化劑總重量的65-80%，二氧化硅作為載體占催化劑總重量的20-35%。
作為最佳，其中氧化銅占催化劑總重量的72-80%，二氧化硅占催化劑總重量的20-28%ο
可采用下述方法進(jìn)行制備該催化劑步驟一、制備氫氧化銅沉淀配制 0. 05-0. lmol/L的硫酸銅溶液，在反應(yīng)器中先加入硫酸銅溶液和平均粒徑為1_2 μ m的精制硅藻土，精制硅藻土與硫酸銅溶液中硫酸銅的質(zhì)量比為20-35 130-160，在35-42°C溫度條件下攪拌，隨即加入濃度為0. lmol/L的氫氧化鈉溶液，保持35-42°C溫度條件通過(guò)控制氫氧化鈉溶液的加入量將PH值調(diào)至8-11，攪拌3-5小時(shí)，攪拌速度為200-400r/min ；步驟二、 將步驟一中所得溶液經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)過(guò)濾得到濾餅，濾餅用喂料機(jī)輸送入氣流干燥器，烘干后經(jīng)粉末分級(jí)機(jī)分離出粒度為1 10 μ m的粉末，該粉末即為加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑。
步驟二中氣流干燥器中氣流溫度控制在100-130°C。
步驟二中濾餅先經(jīng)水洗滌過(guò)濾2-4次后再在光照良好、溫度-5 37°C、相對(duì)濕度為10 60%的環(huán)境條件下，晾曬1日，晾曬完成后再送入喂料機(jī)。洗滌過(guò)程中將硫酸鈉等雜質(zhì)清洗掉。
本發(fā)明的制備方法以氧化銅為活性組分，精制硅藻土為載體，以共沉淀法制備加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑，從而達(dá)到在高溫的應(yīng)用環(huán)境中高效地催化加氫生產(chǎn)新戊
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果；采用本催化劑加氫法生產(chǎn)新戊二醇，沒(méi)有廢水產(chǎn)生，從而減輕了對(duì)環(huán)境的污染；本催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，無(wú)鎳系催化劑的安全隱患；催化劑粒度越小，其分散面積越大，有利于加氫反應(yīng)，故本催化劑粒度控制在1 10 μ m，本催化劑可在150-170°c溫度范圍內(nèi)加氫制備新戊二醇，且新戊二醇的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到99%以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例包括以下步驟步驟一、采用共沉淀法制備氫氧化銅沉淀，配制0. 05mol/L的硫酸銅溶液，同時(shí)配制 0. lmol/L氫氧化鈉溶液，在反應(yīng)器中先加入硫酸銅溶液及精制硅藻土 (平均粒徑為2 μ m)， 精制硅藻土與硫酸銅的質(zhì)量比為35 :130，在35°C溫度條件下攪拌，隨即加入配制好的氫氧化鈉溶液，將PH值調(diào)至8，攪拌3小時(shí)，攪拌速度為200r/min ；反應(yīng)方程式為OiSO4 + 2NaOH -^Na7SOi +Cu{OH}7 1步驟二、將步驟一中所得溶液經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)過(guò)濾制成濾餅，濾餅先經(jīng)水洗滌過(guò)濾2 次后再在光照良好、溫度_5°C、相對(duì)濕度為10%的環(huán)境條件下，晾曬1日，晾曬完成后再送入喂料機(jī)，用喂料機(jī)輸送入氣流干燥器，氣流溫度控制在100°C，烘干后經(jīng)粉末分級(jí)機(jī)分離出粒度為1 10 μ m的粉末，該粉末為所得產(chǎn)品加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑。反應(yīng)方程式為Cu(piO 2 -^CuO + H2O本實(shí)施例所得的加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑，其分子式表示為CuO-SiO2，其組分為氧化銅占催化劑總重量的65%，二氧化硅占催化劑總重量的35%。
將羥基戊醛的濃縮液中加入其重量8%的無(wú)水甲醇，然后以0. 2升/分鐘的速率輸送至10升的管式高壓反應(yīng)器內(nèi)，在加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑存在、溫度160°C和壓力4. 2MPa條件下進(jìn)行氫化，得到包含新戊二醇的混合物，其中加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑(CuO-SiO2)用量為濃縮液重量的1. 0%。
對(duì)比組I 以前采用復(fù)合催化劑(如使用CuO、MnO和ZnO)，以0. 1升/分鐘的速率輸送至10升的管式高壓反應(yīng)器內(nèi)，在加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑存在、溫度120°C 和壓力8. 5MPa條件下進(jìn)行氫化，得到包含新戊二醇的混合物，如若提高其輸送速率，新戊二醇的轉(zhuǎn)化率明顯下降，其中銅基催化劑用量為濃縮液重量的1. 0%，銅基催化劑按重量計(jì)包括CuO 86份，MnO 7份和SiO 7份。其對(duì)比的表格如下通過(guò)氣相色譜對(duì)實(shí)施例1和對(duì)比組制得的新戊二醇混合物進(jìn)行分析，其結(jié)果見(jiàn)表1
權(quán)利要求
1.加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑，其特征在于，該催化劑包括粒度為1-10μπι的粉末狀氧化銅和二氧化硅復(fù)合體，其中氧化銅為活性成分占催化劑總重量的65-80%，二氧化硅作為載體占催化劑總重量的20-35%。
2.如權(quán)利要求1所述的加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑，其特征在于氧化銅占催化劑總重量的72-80%，二氧化硅占催化劑總重量的20-28%。
3.加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟步驟一、制備氫氧化銅沉淀配制0. 05-0. lmol/L的硫酸銅溶液，在反應(yīng)器中先加入硫酸銅溶液和平均粒徑為1-2 μ m的精制硅藻土，精制硅藻土與硫酸銅溶液中硫酸銅的質(zhì)量比為 20-35 130-160，在35-42°C溫度條件下攪拌，隨即加入濃度為0. lmol/L的氫氧化鈉溶液， 保持35-42°C溫度條件通過(guò)控制氫氧化鈉溶液的加入量將pH值調(diào)至8-11，攪拌3_5小時(shí)， 攪拌速度為200-400r/min ；步驟二、將步驟一中所得溶液經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)過(guò)濾得到濾餅， 濾餅用喂料機(jī)輸送入氣流干燥器，烘干后經(jīng)粉末分級(jí)機(jī)分離出粒度為1 10 μ m的粉末，該粉末即為加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑。
4.如權(quán)利要求3中所述的制備方法，其特征在于步驟二中氣流干燥器中氣流溫度控制在 100-130°C。
5.如權(quán)利要求3中所述的制備方法，其特征在于步驟二中濾餅先經(jīng)水洗滌過(guò)濾2-4次后再在光照良好、溫度-5 37°C、相對(duì)濕度為10 60%的環(huán)境條件下，晾曬1日，晾曬完成后再送入喂料機(jī)。
全文摘要
一種加氫法制備新戊二醇用銅基催化劑及其制備方法，首先配制硫酸銅水溶液，再向混合液中加入精制硅藻土攪拌，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，用板框壓濾機(jī)過(guò)濾，濾餅經(jīng)晾曬后用喂料機(jī)輸送入氣流干燥器，用氣流熱風(fēng)干燥，干燥后包裝成成品。其組分為氧化銅占催化劑總重量的65-80%，二氧化硅占催化劑總重量的20-35%。使用該催化劑沒(méi)有廢水產(chǎn)生，從而減輕了對(duì)環(huán)境的污染；本催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，無(wú)鎳系催化劑的安全隱患；催化劑粒度小，其分散面積越大，有利于加氫反應(yīng)，本催化劑可在150-170℃溫度范圍內(nèi)加氫制備新戊二醇，且新戊二醇的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到99%以上。
文檔編號(hào)C07C29/14GK102513107SQ201110428668
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者江津河, 許鳳杰, 魏傳明 申請(qǐng)人:淄博明新化工有限公司