[发明专利]氢解制备异丙苯的催化剂及其应用

说明书

本发明涉及氢解制备异丙苯的催化剂及其应用，主要解决现有技术中氢解制备异丙苯催化剂稳定性差的问题，本发明通过采用氢解制备异丙苯的催化剂，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体；所述活性组分包括选自Pd，助剂包括选自由稀土元素、VA元素、IVB族元素、IIB族元素和VIIB族元素所组成的物质组中的至少一种的技术方案取得了较好的效果，可用于氢解制备异丙苯工业生产中。

技术领域

本发明涉及到氢解制备异丙苯的催化剂及其应用。

背景技术

环氧丙烷(简称PO)是一种用途广泛的化工原料，其产量在丙烯衍生物中仅次于聚丙烯。PO最大用途是用于生产聚醚多元醇作为泡沫体和非泡沫体聚氨酯原料，其次是用于生产丙二醇，PO还大量应用于生产非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂和显影剂等。当前PO商业化生产工艺主要有三种，氯醇法，共氧化法(PO/SM)以及过氧化异丙苯循环法(CHP)。目前采用氯醇化法、共氧化法的环氧丙烷装置占全世界环氧丙烷总生产能力的99％以上，其中氯醇化法约占45％共氧化法约占54％；在共氧化法中，乙苯法为33％，异丁烷法为18％，过氧化氢异丙苯法为3％。过氧化氢路线与直接氧化路线由于丙稀低的转化率相对比较低，导致其经济性不理想，尤其是过氧化氢路线中有水的产生导致原料的损失。日本住友化学(Sumitomo)开发的生产PO新工艺，包括异丙苯氧化，丙烯环氧化与α，α-二甲基苄醇氢解三个工序。该工艺转化率高与选择性高，产物只有PO，不受副产物苯乙烯价格波动的影响，可以为生产商带来更稳定的经济效益。然而，其中α，α-二甲基苄醇氢解工序采用的是Cu-Cr催化剂，污染环境严重。

美国专利US6646139B2披露了α，α-二甲基苄醇催化氢解生产异丙苯的工艺过程，该技术是以氢气为氢源，以Cu-Cr氧化物为催化剂，反应温度180℃，催化剂活性较低，同时由于Cr物种的存在，对环境污染严重。

美国专利US3337646提出了一种α，α-二甲基苄醇气相氢解制异丙苯的方法，该技术以Ni-Cr-Al2O3位催化剂，以氢气为氢源，反应温度高达350℃将α，α-二甲基苄醇气相氢解为异丙苯。该专利所公布的氢解催化剂中Cr组分的引入，在催化剂制备与回收处理过程中存在环境污染问题。

中国专利CN1257138C提出了用H₂与CO混合气还原Cu催化剂的方法，由于其所用催化剂仍然是Cu-Cr催化剂，在该专利中未披露其稳定性的指标。

中国专利CN1616383A提出了采用贵金属Pd为催化剂，以H₂或有机物为氢源，在30-100℃温度下，α，α-二甲基苄醇转化率大于96％，异丙苯选择性大于99％，该反应在间歇式反应釜内进行，实现连续反应有困难。

中国专利CN1555348A提出了采用Cu基催化剂，使用CO含量低于5％的氢气为氢源，该方法能够防止由于氢气压力降低和催化剂中毒引起的活性降低，能有效利用反应容器中的全部容积物，但催化剂仍存在稳定性差的问题。

中国专利CN1308273C公布了一种α,α－二甲基苯甲醇液相氢解制异丙苯的方法，该方法以2.0wt％Pd/椰壳活性炭为催化剂，可将苄醇氢解转化为异丙苯，苄醇的转化率96～98％，生成异丙苯选择性达99％。该工艺中要使用一元低碳醇溶剂与甲酸、乙酸等为添加剂，其使用量以重量百分比计可达苄醇用量的20～150％。采用该方法无法将混合液体中少量的苯乙酮除去，且该工艺采用间歇式操作，生产效率低，且Pd使用量较大。

通过选择合适载体负载加氢金属制备性能良好的催化剂可以实现脱水和加氢两个反应的耦合。脱水反应为吸热反应，而加氢反应为放热反应，因此脱水和加氢两个反应的耦合还可有效利用反应生成的热量。

综上所述，现有环氧丙烷技术在氢解单元采用的催化剂主要有贵金属Pd和Cu基催化剂。Pd基催化剂苯乙酮加氢活性低，以现有技术制备的Cu基催化剂，应用于α，α－二甲基苄醇催化氢解制备异丙苯过程中，存在催化剂稳定性差、环境污染严重的问题。

发明内容