[发明专利]一种乙醇酸甲酯氢解制备乙醇的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种乙醇酸甲酯氢解制备乙醇的催化剂及其制备方法和应用，该催化剂由M‑Cu/SiO₂组成，其中M为Pt、Pd、Ir中的一种或两种以上，其与Cu的摩尔比为1:10～1:500；其中，Cu/SiO₂由蒸氨法制备，M通过浸渍的方法引入。该催化剂可在200℃‑300℃，氢气压力1‑5MPa，液体空速为0.03h^‑1‑0.5h^‑1，氢气/乙醇酸甲酯摩尔比为50‑500:1的反应条件下，将乙醇酸甲酯高选择性地转化为乙醇，且催化剂可连续运行300小时不失活。

技术领域

本专利涉及一种乙醇酸甲酯氢解制备乙醇的催化剂及其制备方法和应用。

技术背景

乙醇是一种大众化学品，在食品、能源、医药等诸多领域都有广泛应用，我国对乙醇的需求量呈每年上升趋势，到2020年我国对乙醇的需求量预计将达到1000万吨。

目前工业上生产乙醇的主要方法有：生物发酵法、合成气制备乙醇法。

生物发酵法：主要通过秸秆等纤维素在纤维素酶作用下得到单糖，再在酶的作用下得到乙醇。合成气制备乙醇法：通过合成气可先制备出草酸二甲酯，再在高温高压条件下使草酸二甲酯先部分加氢得到乙醇酸甲酯，乙醇酸甲酯加氢可得到乙二醇，最后深度氢解可制备出乙醇。

文献(J.Am.Chem.Soc.,2012,134:13922-13925)，报道了通过蒸氨法合成了Cu/SiO₂催化剂，在280℃下草酸二甲酯氢解制备乙醇，乙醇收率可达到83％，文献(NatureCommunications,2013,4:1-7)报道了Cu分散在页硅酸铜外表面Cu@CuPSNTs型催化剂，在280℃下乙醇收率可达到91％。

文献(ACS Catal.,2014,4:3612-3620)报道了通过自组装合成高分散的Cu/Al₂O₃催化剂，在270℃下草酸二甲酯氢解制备乙醇，液体中乙醇收率为94.9％。

从上述反应中，可看出Cu基催化剂是一种有效的催化草酸二甲酯氢解反应制备乙醇的催化剂，但该催化剂需在较高温下实现，能耗较大，且Cu催化剂在高温反应条件下容易长大失活。所以寻求一种高活性和高选择性的催化剂，能够使其在相对较低温度下完成该反应是提高催化剂稳定性的关键。

生物质中38-50％为纤维素，所以对于纤维素的转化研究是解决生物质资源利用的关键步骤。近年来，随着生物质转化技术的不断发展，一些能够高效转化纤维素的催化技术也应用而生。文献：(ChemSusChem.,2017,10:1390-1394)使用钨基催化剂能够将纤维素一步转化得到乙醇酸甲酯。将乙醇酸甲酯进一步氢解得到乙醇，进而可发展出一种以纤维素为原料制备乙醇的高效化学催化技术。

发明内容

本发明提供了一种乙醇酸甲酯氢解制备乙醇的催化剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种乙醇酸甲酯氢解制备乙醇的催化剂，催化剂的组成为M-Cu/SiO₂。

所述M为贵金属Pt、Pd、Ir中的一种或两种以上，其含量为催化剂质量的0.01-1％；所述Cu的含量为催化剂质量的5-30％，M与Cu的摩尔比为1:10-1:500。

所述M-Cu/SiO₂的制备方法为：

催化剂先通过蒸氨法得到Cu/SiO₂；再通过后浸渍法合成M-Cu/SiO₂；