[发明专利]一种加氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种加氢催化剂，采用聚酯纤维束为模板，用浸渍提拉法进行氧化锆中空管壁的包覆，经干燥和焙烧后，再用Cu(OH)₂溶胶在负压的条件下浸渍氧化锆中空管载体，其进入氧化锆中空管壁的孔道内，经过滤，干燥和煅烧后，形成嵌入管壁上的氧化铜纳米管，用化学气相沉积法将NiMoO₄薄膜沉积在氧化铜纳米管基底上，得到催化剂。本发明的催化剂上形成嵌入管壁上的氧化铜纳米管，孔径均一连续，不同于普通浸渍法形成的“点状”活性中心，使得到加氢催化剂活性中心具有较好的连续性和稳定性；氧化铜纳米管的气敏性能和空间限域效应，复合NiMoO₄薄膜较强的催化活性，大大降低加氢反应的氢气用量和循环量，降低氢酯摩尔比，提高转化率和产品选择性。

技术领域

本发明涉及一种加氢催化剂，尤其涉及以ZrO₂中空管为载体，沉积复合金属氧化物薄膜为活性组分的加氢催化剂，属于催化剂技术领域。

背景技术

常规负载型催化剂是将活性组分及催化剂助剂均匀分散，通过浸渍、化学沉积的等方法负载在载体上，制备成负载型催化剂。催化剂的载体为不同材料，不同形状和粒径的颗粒，具有一定的比表面积和适宜孔结构，使活性组分的烧结和聚集大大降低，并使催化剂的机械强度增强。载体有时还能提供附加的活性中心，通过活性组分与载体之间的相互作用，可具有不同的活性。常规的加氢催化剂是以氧化铝、分子筛、活性炭等为载体，以贵金属或过度金属为活性组分，加上催化剂助剂，通过浸渍、共沉淀等方法制备而成，在使用的过程中，催化剂体现出来的特点和效果各有不同，但大多数的加氢催化剂在反应中要求较高的氢油比，氢气的消耗和循环量较大，造成大量的能量损耗，也提高了生产成本。

丁二酸酐，又名琥珀酸酐，主要用于食品加工助剂，医药、农药、酯类和树脂的合成，也用于丁二酸的合成及分析试剂，也可用于有机工业用作合成有机化合物的中间体。近年来，由于丁二酸在全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯和有机涂料等领域中的应用，使得丁二酸酐的需求量不断增大。

丁二酸酐的生产方法主要有生物发酵法，丁二酸脱水法和顺酐加氢法。目前，顺酐直接加氢法是丁二酸酐转化率和纯度最高的方法，它改善了生物发酵法和丁二酸脱水法在工艺流程、操作条件和生产成本上的很多问题，为工业化大生产提供了新的方法。但在顺酐直接加氢的工艺技术中，使用常规的加氢催化剂存在氢油比较大，氢气用量和循环量大，能耗较高的问题。

美国专利US1541210公开了一种顺酐一步加氢制备丁二酸酐的方法，催化剂采用贵金属钯为活性组分，含量为2～10wt%，成本较高。美国专利US5952514公开了一种顺酐液相加氢制备丁二酸酐的方法，催化剂采用铁和惰性元素铝、硅、钛或钴、镍和碳合金粉压制而成，反应条件要求苛刻。中国专利CN101502802B公开了一种以Al₂O₃或SiO₂为载体，金属镍为活性组分的顺酐加氢催化剂，由于顺酐溶液具有一定的酸性，其使用的载体在酸性条件下，硅和铝的结构易受破坏，使得催化剂骨架坍塌，严重影响催化剂的使用性能和寿命。除了上述问题以外，反应都存在氢油比较高，氢气循环和消耗量较高，能耗较高的问题。

发明内容

针对现有技术中顺酐加氢反应存在的氢油比过大，氢气消耗和循环能耗高等问题，本发明提供一种加氢催化剂及其制备方法，应用于顺酐加氢反应中能大大降低的反应过程的氢油比，催化剂活性及稳定性好，反应效率和反应转化率较高，产品选择性较高，具有较好的反应效果。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面的技术目的是提供一种加氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）向正丁醇锆的乙醇溶液中加入酸，形成溶胶，再加入聚乙烯醇和聚乙二醇，继续搅拌得到溶胶；

（2）采用浸渍提拉法将溶胶包覆在纤维束表面，干燥、焙烧后得到氧化锆中空管；