[发明专利]一种用于生产糠醇的催化剂及其制备和生产糠醇的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产糠醇的催化剂及其制备和生产糠醇的方法。其中，催化剂由主活性组分、助剂和钝化处理的载体组成。其中主活性组分为Cu，助剂为碱金属、碱土金属和稀土金属氧化物中的一种或几种，钝化处理的载体为含氧化硅类无机载体。本发明催化剂的特点是所采用的载体经过钝化处理，具体来说是热处理、硅烷化或者醚化中的一种或几种。根据本发明，该催化剂采用氨蒸发诱导沉积沉淀法制备，制备方法简单便捷，对原料储存及催化剂制备所需设备要求低，易于大规模放大应用。使用本发明的催化剂进行糠醛加氢，表现出高的糠醛单程转化率，高的糠醇选择性，长的催化剂寿命，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生产糠醇的催化剂及其制备和生产糠醇的方法，属于生物质转化及催化技术领域。

背景技术

日趋严重的能源供需矛盾和日益严苛的环保要求促进了可再生生物质资源转化利用的研究。糠醛是一种主要来源于农林废弃物等木质生物质的化工原料。中国是世界上最大的糠醛生产国，但是对于糠醛的高值化利用却十分有限。糠醛经选择性加氢反应可以制备高附加值的糠醇。糠醇可用于生产铸造工业所需的砂芯粘结剂、耐高温酚醛树脂粘结剂、耐寒性能优越的增塑剂、合成纤维、聚氨酯泡沫、四氢糠醇等。此外，糠醇也是清漆、颜料等的良好溶剂，是生产农药、香料和医药的中间体。因此，开展糠醛选择性加氢制备糠醇的研究受到学术界和产业界的广泛关注。

糠醛加氢制糠醇有液相法和气相法两种工艺。使用Cu-Cr催化剂的液相法在1948年实现工业化。液相法具有温度较高，催化剂分离再生困难，对设备要求高等特点。相比之下，气相法具有反应温度低、压力低、抑制深度加氢、催化剂回收简单等优势。目前，气相法使用催化剂主要有铜硅系和铜铬系，虽然铜铬系催化剂具有高选择性和高稳定性的优势，但是重金属Cr因会对环境造成污染和人体带来危害而限制了铜铬催化剂的发展。因而，无污染对人体无害的无铬铜基催化剂开发成为糠醛气相加氢催化剂的研究热点和发展趋势。

专利CN 101423505A公开了MgO负载的Cu催化剂，催化剂表现出高的糠醛转化率和糠醇选择性，未提及催化剂的稳定性。CN 1410161A公开了MgO负载的Cu-Co双金属催化剂，该发明涉及的催化剂制备方法简单，但是糠醇收率较低。专利CN 1149507A和CN 1876233A分别公开了糠醛气相加氢制糠醇的CuO-ZnO-Al₂O₃-碱土金属氧化物-过渡金属氧化物和CuO-Ce₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂-TiO₂五元无铬催化剂，虽然它们都表现出了优异的催化性能，但是组分复杂和制备过程繁琐导致该催化剂的制备不可控性增大和投资增大。专利CN103007941A公开了一种氧化铜-氧化硅复合氧化物催化剂，虽然催化剂组成简单且具有较高的糠醛转化率和糠醇选择性，但是催化剂制备过程中使用氢氧化钠为催化剂制备过程带来了碱性废水处理问题。山西煤化所(Catal.Sci.Technol.,2017,7,1880–1891)报道了一种硅溶胶为硅源的硅酸铜前驱体基铜硅糠醛加氢催化剂体系，发现在高空速下，糠醛转化率及糠醇选择性与金属铜含量有关，但是没有给出催化剂稳定性，同时由于硅溶胶的不稳定性对其储存和使用带来一定的限制，限制了催化剂的大规模制备。

综上，现有铜基无铬催化剂在糠醛加氢生产糠醇活性、选择性、稳定性和催化剂制备等一个或多个方面仍需要改善。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于生产糠醇的催化剂及其制备和生产糠醇的方法，所述催化剂及糠醇生产的方法可以实现以下中的一项或者多项：(1)提高催化剂活性，(2)提高催化剂的糠醛处理量，(3)降低糠醛损耗，(4)简化催化剂再生条件，(5)糠醇生产在更低反应温度下实现，(6)催化剂组成简单，原料储存要求低，适于大规模生产。