CN101422731A - 一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种糠醛气相加氢制2－甲基呋喃的催化剂，其特征在于催化剂由活性组分CuO、金属氧化物助剂ZnO、载体Al2O3混合组成，其中活性组分CuO的重量百分比为18－22％，金属氧化物助剂ZnO的重量百分比为3－7％，载体Al2O3的重量百分比为73－77％。它的制备方法采用的是共沉淀加微波法，方法包括：(1)配置溶液、(2)生成沉淀、(3)洗涤沉淀物、(4)干燥沉淀物、(5)焙烧沉淀物、(6)微波处理。本发明的优越性在于该催化剂具有很高的活性和选择性，糠醛转化率可达到100％，2－甲基呋喃选择性也可达到90％以上；该催化剂中不含对人体有害的Cr，对环境的污染小。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种生产2-甲基呋喃的催化剂，特别是一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其制备方法。
(二)背景技术：
2-甲基呋喃是一种有机原料，以它为基础可以合成一系列有机产品，如戊二烯、戊二醇、乙酰丙醇及酮类；它也是良好的溶剂，常用于溶液配合过程；它还是医药中间体，用于制取维生素B1、磷酸氯喹、磷酸伯氨喹等。
目前工业上主要采用糠醛气相催化加氢的方法生产2-甲基呋喃。我国是糠醛生产大国，每年生产约15万吨糠醛，大多数成为廉价的出口原料，所需的2-甲基呋喃则通过进口获得。造成这种现象的主要原因是国内使用的催化剂对2-甲基呋喃的选择性较低。
苏联专利SU941366报道了以CuO—Cr2O3/石墨或Al2O3为催化剂，进行糠醛气相加氢制2-甲基呋喃。在温度200-300℃，反应压力0.005-0.3MPa，液空0.25-0.5hr-1条件下，虽然这种条件下2-甲基呋喃收率可达到为90％，但是产生的副产物较多，增加了后处理分离的难度。
中国专利ZL95111759.9，“糠醛气相加氢合成2-甲基呋喃催化剂”公开的催化剂，以Al2O3、CuO、Cr2O3为主要成分，添加碱金属和碱土金属以及其它元素而成。催化剂组成为CuO 5-15％，Cr2O3 0.5-5％，Al2O3 80-90％，0.001-2％的至少一种碱金属和碱土金属的氧化物，0.01-2％的至少一种P、Bi、Ce、Mo、Zn、Cr、B、Co的氧化物。在230-240℃常压，空速0.25-0.4hr-1条件下，糠醛转化率为99-100％，2-甲基呋喃收率92.5-94％。该催化剂用于糠醛气相加氢制2-甲基呋喃反应虽然达到了产品收率高，副产物少的目的，但液体空速较低，催化剂组成复杂。
中国专利00120872.1，“用于糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其用途”公开的催化剂，由CuO、Cr2O3和NiO为主要成分。催化剂组成为CuO 50-53％，Cr2O3 46-49％，NiO 0.2-1.1％。反应温度230-250℃，反应压力小于0.06MPa，糠醛液体空速为0.4-0.5hr-1，糠醛转化率100％，2一甲基呋喃选择性95-97％。该催化剂可以得到很高的产品收率，但催化剂中含有Cr，对环境污染严重。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其制备方法，该催化剂采用新的制备方法，并且组成简单，对环境污染小，达到了人们期望的目的。
本发明的技术方案：一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂，其特征在于催化剂由活性组分CuO、金属氧化物助剂ZnO、载体Al2O3混合组成，其中活性组分CuO的重量百分比为18-22％，金属氧化物助剂ZnO的重量百分比为3-7％，载体Al2O3的重量百分比为73-77％。
一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂的制备方法，其特征在于催化剂采用的是碳酸盐共沉淀加微波法，具体步骤如下：
(1)配置溶液：按催化剂各组分的重量比，将活性组分CuO，金属氧化物助剂ZnO，载体A1203对应的硝酸盐配制成浓度为0.1-2M的溶液；
(2)生成沉淀：将配制的溶液加入到Na2C03溶液中，生成沉淀；
(3)洗涤沉淀物：生成的沉淀物经蒸馏水洗涤；
(4)干燥沉淀物：沉淀物在100-110℃干燥4-6小时；
(5)焙烧沉淀物：沉淀物在400-500℃焙烧4-5小时，即制得催化剂氧化态前驱体；
(6)微波处理：将催化剂氧化态前驱体置于微波炉中，经微波处理3-10min后得到催化剂。
本发明的优越性在于：1、该催化剂具有很高的活性和选择性，糠醛转化率可达到100％，2-甲基呋喃选择性也可达到90％以上；2、该催化剂中不含对人体有害的Cr，对环境的污染小。
(四)具体实施方式：
实施例1：一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂的制备方法，其特征在于催化剂采用的是共沉淀加微波法，具体步骤如下：催化剂组成：CuO占总重量的18％，ZnO占总重量的5％，Al2O3占总重量的77％。该催化剂制备过程：将54.36克硝酸铜，18.27克硝酸锌，565克硝酸铝配制成1M溶液，将混合溶剂加入到270克1M碳酸钠中，沉淀物使用蒸馏水过滤。然后将沉淀物在100℃的干燥室内干燥5小时。在干燥期间内，每隔半小时搅拌一下沉淀物，使其均匀干燥，然后在马弗炉中400℃焙烧4小时后将其在微波炉中微波处理3min制得催化剂。
实施例2：一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂的制备方法，其特征在于催化剂采用的是共沉淀加微波法，具体步骤如下：催化剂组成：CuO占总重量的20％，ZnO占总重量的5％，Al2O3占总重量的75％。该催化剂制备过程：将60.4克硝酸铜，18.27克硝酸锌，550.32克硝酸铝配制成1M溶液，将混合溶剂加入到266.80克1M碳酸钠中，沉淀使用蒸馏水过滤。然后将沉淀物在110℃的干燥室内干燥5小时。在干燥期间内，每隔半小时搅拌一下沉淀物，使其均匀干燥，然后在马弗炉中450℃焙烧4小时后将其在微波炉中微波处理5min制得催化剂。
实施例3：一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂的制备方法，其特征在于催化剂采用的是共沉淀加微波法，具体步骤如下：催化剂组成：CuO占总重量的22％，ZnO占总重量的3％，Al2O3占总重量的75％。该催化剂制备过程：将66.44克硝酸铜，10.96克硝酸锌，550.32克硝酸铝配制成1M溶液，将混合溶剂加入到303.16克1M碳酸钠中，沉淀使用蒸馏水过滤。然后将沉淀物在110℃的干燥室内干燥10小时。在干燥期间内，每隔半小时搅拌一下沉淀物，使其均匀干燥，然后在马弗炉中500℃焙烧8小时后将其在微波炉中微波处理10min制得催化剂。
糠醛加氢制2-甲基呋喃的反应流程：将颗粒大小为20-40目的催化剂装填在不锈钢式反应器内，钢瓶氢气经稳压阀稳压后，通过转子流量计进入汽化器，与从计量泵输送来的糠醛在汽化器中混合并气化，然后进入保温管和反应器，产物经冷凝器冷凝成液体，尾气放空，产物组成用气相色谱进行分析。
将制备的催化剂用于糠醛加氢制2-甲基呋喃反应中，在反应条件为：反应温度为230℃，常压，液体空速0.4hr-1条件下，实施例1催化剂糠醛转化率为100％，2-甲基呋喃选择性为91.5％；实施例2催化剂糠醛转化率为100％，2-甲基呋喃选择性为94％；实施例3催化剂糠醛转化率为100％，2-甲基呋喃选择性为92.3％。
Claims (2)
1、一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂，其特征在于催化剂由活性组分CuO、金属氧化物助剂ZnO、载体Al2O3混合组成，其中活性组分CuO的重量百分比为18-22％，金属氧化物助剂的重量百分比为3-7％，载体Al2O3的重量百分比为73-77％。
2、一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂的制备方法，其特征在于催化剂采用的是共沉淀加微波法，具体步骤如下：
(1)配置溶液：按催化剂各组分的重量比，将活性组分CuO，金属氧化物助剂ZnO，载体Al203对应的硝酸盐配制成浓度为0.1-2M的溶液；
(2)生成沉淀：将配制的溶液加入到Na2CO3溶液中，生成沉淀；
(3)洗涤沉淀物：生成的沉淀物经蒸馏水洗涤；
(4)干燥沉淀物：沉淀物在100-110℃干燥4-6小时；
(5)焙烧沉淀物：沉淀物在400-500℃焙烧4-5小时，即制得催化剂氧化态前驱体；
(6)微波处理：将催化剂氧化态前驱体置于微波炉中，经微波处理3-10min后得到催化剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090506 |