CN110124674A - 催化剂及其制备方法以及制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及2,2,4,4‑四甲基‑1,3‑环丁二醇生产领域，具体涉及催化剂及其制备方法以及制备2,2,4,4‑四甲基‑1,3‑环丁二醇的装置和方法。催化剂包括主活性金属元素、类金属元素、载体和可选的助活性金属元素，所述主活性金属元素为Fe、Co和Ni中的一种或多种，所述类金属元素为B和/或P，所述助活性金属元素为Co、Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种；以催化剂的总重量计，主活性金属元素的含量为1‑70重量％。采用本发明的催化剂、装置和制备方法，能够实现酮类的高效转化，提高2,2,4,4‑四甲基‑1,3‑环丁二醇产物的顺反异构摩尔比，同时还可以减小催化剂的磨损和消耗。

Description

催化剂及其制备方法以及制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二 醇的装置和方法
技术领域
本发明涉及2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇生产领域，具体涉及催化剂及其制备方法以及制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置和方法。
背景技术
2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(CBDO)主要用于合成可替代聚碳酸酯(PC)的高性能聚酯，其特殊的分子结构使其具有刚性强和热稳定性好的优点。加入CBDO进行共聚可以显著提高聚酯的玻璃化转变温度、耐候性以及透明度。更重要的是，所合成的共聚酯不会释放双酚A等有毒物质。以CBDO为原料的共聚酯是PC的理想替代品，具有更好的市场应用前景和价值。
CBDO主要是通过2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮(TMCB)加氢制备得到。Eastman化学公司最早于1992年在US 5258556A中披露了一种在高压搅拌釜中采用镍基催化剂液相加氢的方法。
US 7560600B2披露了一种改性镍基加氢催化剂，具体包括铜-镍、铂-镍、锆-镍、铯-镍、钌-镍负载型催化剂，最后在高压搅拌釜中进行TMCB液相加氢反应。US 7723551B2，US 7838707B2，US 7582804B2，US 7524994B2和US 7521583B2分别披露了镍基、钴基、铜基催化剂及钌-钴、铱-钴改性负载催化剂，加氢反应同样在高压搅拌釜中实施。Stavinoha等在US9238602B1和US 9238603B1中提出了一种提高CBDO顺反异构摩尔比的方法，所采用的催化剂优选钌金属催化剂，其中钌金属质量比在0.1-10wt％。Zhu等在US 8420869B2披露了一种TMCB气相催化加氢制备CBDO的方法，所采用的催化剂包含镍、钌等金属，且钌金属的质量分数在1-8wt％范围内变化，反应温度为100-200℃，操作压力为7-28bar，所制得的CBDO中顺反结构的质量比在1-1.6内变化。娄阳等提出了一种TMCB高选择性转化为CBDO的方法。反应使用的催化剂包括铜、锌、铝及铬元素。铜、锌、铝及铬元素以氧化物计重量分数为：氧化铜在催化剂总重中占40-70份；氧化锌在催化剂总重中占10-35份，氧化铝在催化剂总重中占10-20份，氧化铬在催化剂总重中占5-10份。该方法为气相加氢反应，在固定床反应器内实施。
综上所述，现有技术中TMCB加氢催化剂主要是金属负载型催化剂，反应在高压搅拌釜和固定床反应器中进行。金属负载型催化剂在搅拌釜中的分散性是提高CBDO收率和顺反异构摩尔比的关键因素，目前采用的机械搅拌强化分散和混合的方法存在催化剂磨损严重，活性衰减快的问题，因此生产成本较高。此外，由于加氢反应为强放热反应，在固定床反应器中采用毫米尺寸的催化剂，不利于TMCB和CBDO的分子扩散，催化剂利用效率低，易于发生过加氢或缩合副反应，同时反应器内易形成热点，导致积碳的形成。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的在制备CBDO时使用的催化剂容易磨损、催化剂利用率低，TMCB的转化率低等问题，提供催化剂及其制备方法以及制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置和方法，与现有技术相比，在相同的操作负荷下，本发明的催化剂用量少，生产成本更低，而且TMCB的转化率高，CBDO的收率和顺反异构摩尔比更高。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种催化剂，所述催化剂包括主活性金属元素、类金属元素、载体和可选的助活性金属元素，所述主活性金属元素为Fe、Co和Ni中的一种或多种，所述类金属元素为B和/或P，所述助活性金属元素为Co、Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种；以催化剂的总重量计，主活性金属元素的含量为1-70重量％。
本发明第二方面提供了一种上述催化剂的制备方法，包括：采用含有主活性金属元素化合物以及可选的助活性金属元素化合物的溶液对载体进行浸渍，然后加入含有还原剂的碱液进行pH值调节，并干燥；其中，所述还原剂为含所述类金属元素的化合物。
本发明第三方面提供了由上述的方法制备的催化剂。
本发明第四方面提供了一种制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置，其中，该装置包括原料配制釜、催化剂配制釜、氢气供应单元和磁稳定床反应器；
所述原料配制釜用于向磁稳定床反应器提供含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
所述催化剂配制釜用于向磁稳定床反应器提供含有催化剂的溶液；
所述氢气供应单元用于向磁稳定床反应器提供氢气气源；
所述原料配制釜、催化剂配制釜和氢气供应单元分别与磁稳定床反应器的入口连通；
其中，所述磁稳定床反应器的下部设置有气体分布器，所述气体分布器用于将氢气分散为微气泡；
该装置还包括用于对磁稳定床反应器进行加热的电磁感应加热系统。
优选地，该装置还包括液固旋流器，所述液固旋流器的入口与磁稳定床反应器的上部出口连通，用于将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体。
优选地，该装置还包括过滤器，所述过滤器的入口与液固旋流器的液体出口连通，用于过滤所述液体，得到粗产品。
本发明第五方面提供了一种由上述装置制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的方法，包括：
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与第一溶剂在原料配制釜内混合，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和第二溶剂在催化剂配制釜内混合，得到含有催化剂的溶液，其中，所述催化剂为上述的催化剂；
(C)分别将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气通入磁稳定床反应器，并通过电磁感应加热系统对磁稳定床反应器进行加热，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
优选地，该方法还包括：将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体。
优选地，该方法还包括：将所述液体进行过滤，得到粗产品。
本发明中，通过将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气分别通入磁稳定床反应器，且磁稳定床反应器的下部设置有气体分布器，氢气经磁稳定床反应器内的气体分布器后在磁稳定床反应器内形成微气泡，在本发明的催化剂的作用下将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮转化为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇，采用本发明的催化剂、装置和方法，能够降低生产成本，而且TMCB的转化率高，CBDO的收率和顺反异构摩尔比更高。
附图说明
图1是本发明提供的一种具体实施方式的制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置的示意图。
附图标记说明
1、原料配制釜 2、催化剂配制釜 3、氢气供应单元
4、磁稳定床反应器 41、气体分布器 42、电磁感应线圈
5、液固旋流器 6、过滤器 7、废弃催化剂罐
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、顶部、底部”通常是指参考附图所示的上、下、左、右、顶部、底部，使用的方位词如“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
本发明第一方面提供了一种催化剂，所述催化剂包括主活性金属元素、类金属元素、载体和可选的助活性金属元素，所述主活性金属元素为Fe、Co和Ni中的一种或多种，所述类金属元素为B和/或P，所述助活性金属元素为Co、Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种；以催化剂的总重量计，主活性金属元素的含量为1-70重量％。
在本发明优选的情况下，以催化剂的总重量计，主活性金属元素的含量为5-65重量％，更优选为10-50重量％。本发明中，主活性金属元素在优选的范围内时，催化剂具有较好的磁性，更利于进行2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的转化。
在本发明中，优选地，在主活性金属元素不包括Co的情况下，助活性金属元素可以为Co、Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种。在主活性金属元素包括Co的情况下，助活性金属元素优选为Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种。
在本发明中，所述催化剂的粒径以能够使得2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应为目的，例如可以为100-500μm，在优选的情况下，以降低催化剂的磨损为目的，粒径可以为150-400μm，更优选为200-400μm。在本发明中，催化剂粒径采用马尔文激光粒度仪(Mastersize 2000英国)进行测定。
在本发明中，优选地，所述催化剂的比表面积不小于100m2/g，优选为200-300m2/g。
在本发明中，优选地，所述催化剂的孔径为3.8-13nm，优选为8-12nm。
在本发明中，优选地，所述催化剂的孔体积为0.1-2mL/g，优选为0.4-1mL/g。
催化剂的比表面积、孔径和孔体积在上述优选的范围内时，将催化剂应用于制备CBDO中，具有更高的原料转化率，还可以减小催化剂的磨损和消耗。在本发明中，催化剂比表面积、孔径和孔体积可以采用低温氮气吸附法进行测定，仪器为美国NOVA 4000e，具体条件为真空状态100℃下脱气10h，然后在77K下进行氮气的物理吸附。
在本发明中，所述载体可以为二氧化硅、氧化铝、硅藻土、碳纳米管、活性炭、分子筛、稀土氧化物、碳化硅和氧化锌中的一种或多种。在本发明优选的实施方式中，所述载体为二氧化硅和/或氧化铝，进一步优选地，所述载体为α-氧化铝、β-氧化铝和γ-氧化铝中的一种或多种，更优选为γ-氧化铝。
在本发明优选的实施方式中，以催化剂的总重量计，助活性金属元素的含量为0.5-10重量％，优选为1-8重量％，更优选为1-5重量％；类金属元素的含量为0.1-6重量％，优选为0.2-5重量％，更优选为0.3-4重量％；载体的含量为25-95重量％，优选为30-90重量％，更优为41-89重量％。
在本发明优选的实施方式中，所述助活性金属元素优选为Ru和/或Ir。
在本发明中，所述催化剂可以是二元或多元负载型非晶态合金催化剂，其中多元负载型非晶态合金催化剂可以为三元、四元等，优选为三元负载型非晶态合金催化剂。
本发明对上述催化剂的制备方法没有特别的限定，只要得到上述组成的催化剂即可，在本发明中，催化剂的制备方法可以为骤冷法、化学还原法、化学沉积法等。本发明第二方面提供了一种上述催化剂的制备方法，包括：采用含有主活性金属元素化合物以及可选的助活性金属元素化合物的溶液对载体进行浸渍，然后加入含有还原剂的碱液进行pH值调节，并干燥；其中，所述还原剂为含所述类金属元素的化合物。
本发明对所述主活性金属元素化合物的种类选择范围较宽，其可以为在后续过程中转化为主活性金属元素的任意物质，例如，所述主活性金属元素化合物可以为主活性金属元素的盐，优选地，所述主活性金属元素化合物选自主活性金属元素的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和草酸盐中的一种或多种。
根据本发明的方法，主活性金属元素的盐溶液可以以主活性金属元素的盐为溶质，水为溶剂。
本发明对所述助活性金属元素化合物的种类选择范围较宽，其可以为在后续过程中转化为助活性金属元素的任意物质，例如，所述助活性金属元素化合物可以为助活性金属元素的盐，优选地，所述助活性金属元素化合物选自助活性金属元素的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和草酸盐中的一种或多种。
根据本发明的方法，含助活性金属元素的盐溶液可以以助活性金属元素的盐为溶质，水为溶剂。
本发明对所述还原剂的种类选择范围较宽，其可以为在后续过程中转化为类金属元素的任意物质，例如，NaBH4、KBH4和NaH2PO2中的一种或多种。
根据本发明的方法，所述浸渍的条件可以包括：温度为20-50℃，优选为25-40℃，时间为0.5-24h，优选为8-16h。浸渍过程可以在三口烧瓶中完成，优选带有磁力搅拌，搅拌转速30-120r/min，优选为60-90r/min。
本发明所述浸渍可以为本领域常规使用的各种浸渍方法，例如可以为过饱和浸渍和/或等体积浸渍，在此不再赘述。
根据本发明的方法，所述含有还原剂的碱液，其中的碱液可以为本领域常规的碱溶液，例如氢氧化钠水溶液，氢氧化钾水溶液等。例如，所述含有还原剂的碱液为含有还原剂的氢氧化钠水溶液，通过加入上述含有还原剂的碱液进行pH值调节，优选调节pH值至7-9，更优选为7.5-8。含有还原剂的碱液中的还原剂和碱的含量具有较宽的范围，以能够调节pH值且不破坏产物催化剂为目的。
含有主活性金属元素化合物以及可选的助活性金属元素化合物的溶液，含有还原剂的碱液的用量和浓度可以根据目标催化剂中各组分含量进行适当选择，在此不再赘述。
根据本发明提供的催化剂的制备方法，所述“可选的”是指可以通过浸渍法向载体中引入助活性金属元素化合物，也可以不引入。当通过浸渍法向载体中引入助活性金属元素化合物时，所述“用主活性金属元素化合物和助活性金属元素化合物的溶液对载体进行浸渍”的方式可以是将主活性金属元素化合物与助活性金属元素化合物和水进行混合，然后进行所述浸渍。
根据本发明的方法，所述干燥的条件可以包括：温度为80-180℃，优选为90-130℃，时间为2-24h，优选为4-12h。本发明所述干燥可以为本领域常规的干燥方法，所述干燥的设备可以为本领域常规的真空干燥箱等。在该温度下有利于制备得到催化剂。
根据本发明的方法，加入含有还原剂的碱液进行pH值调节，并干燥的处理也即还原处理，具体实施方式可以为但不限于：在100mL烧杯中加入NaOH水溶液，再加入浓度为1-1.2mol/L的NaBH4水溶液，搅拌混合，得到含有还原剂的碱液，静置澄清待用。将含有还原剂的碱液逐步滴加至三口烧瓶(装有含主活性金属元素化合物的溶液以及可选的含助活性金属元素化合物的溶液)中，同时将三口烧瓶置于0℃冰浴，控制三口烧瓶中溶液pH在7-9，优选7.5-8，待溶液中无明显气泡生成时，依次用超纯水洗涤黑色固体3-5次，最后将其置于真空干燥箱中干燥。
本发明第三方面提供了由上述的方法制备的催化剂。
本发明第四方面提供了一种制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置，如图1所示，该装置包括原料配制釜1、催化剂配制釜2、氢气供应单元3和磁稳定床反应器4；
所述原料配制釜1用于向磁稳定床反应器4提供含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
所述催化剂配制釜2用于向磁稳定床反应器4提供含有催化剂的溶液；
所述氢气供应单元3用于向磁稳定床反应器4提供氢气气源；
所述原料配制釜1、催化剂配制釜2和氢气供应单元3分别与磁稳定床反应器4的入口连通；
其中，所述磁稳定床反应器4的下部设置有气体分布器41，所述气体分布器41用于将氢气分散为微气泡；
该装置还包括用于对磁稳定床反应器4进行加热的电磁感应加热系统。
本发明采用磁稳定床反应器，且磁稳定床反应器的下部设置有气体分布器，含有TMCB的溶液及含有催化剂的溶液连续通入磁稳定床反应器，形成TMCB溶液，H2从分布板下方进气管通入，经气体分布器后在磁稳定床反应器内形成微气泡；在本发明的催化剂的作用下将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮高效转化为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。
在本发明中，原料配制釜和催化剂配制釜可以各自独立地配制有搅拌器，该搅拌器可以为电动搅拌器，搅拌器的转速可调，具体转速的设置以生产需要而定，例如可为200rp/min、250rp/min、270rp/min、300rp/min等。
在本发明优选的情况下，该装置还包括液固旋流器5，所述液固旋流器5的入口与磁稳定床反应器4的上部出口连通，用于将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体。所述固体出口可以与催化剂配制釜连通，液固旋流器分离得到的固体主要为固体催化剂，固体催化剂进入催化剂配制釜，实现催化剂的循环利用。
在本发明优选的情况下，该装置还包括过滤器6，所述过滤器6的入口与液固旋流器5的液体出口连通，用于过滤所述液体，得到粗产品。所述粗产品主要为CBDO粗产品，可以将过滤器的粗产品出口与精制单元连通，用于CBDO粗产品的精制。在优选的情况下，过滤器6设置氮封。
在本发明优选的情况下，该装置还包括废弃催化剂罐7，所述废弃催化剂罐7的入口与磁稳定床反应器4中下部的出口连通，用于在装置停车(停工)时排出反应器内部的催化剂，并收集于废弃催化剂罐7内。
在本发明优选的情况下，该装置还包括废弃催化剂罐7，所述废弃催化剂罐7的入口与和过滤器6的固体出口连通，用于收集废弃催化剂。
在本发明优选的情况下，所述原料配制釜1的出口与磁稳定床反应器4的底部入口连通。优选地，原料配制釜出口与磁稳定床反应器入口之间设置泵，通过泵将原料配制釜内的含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液输送至磁稳定床反应器。
在本发明优选的情况下，所述催化剂配制釜2的出口与磁稳定床反应器4的中上部入口连通。优选地，所述催化剂配制釜出口与磁稳定床反应器入口之间设置泵，通过泵将催化剂配制釜内的含有催化剂的溶液输送至磁稳定床反应器。优选地，所述催化剂配制釜与磁稳定床反应器之间设置带有压力表的管线，用于观察催化剂配制釜与磁稳定床反应器之间的压力。
本发明的氢气供应单元可以包括新鲜空气供应源和循环氢气源，其中，循环氢气可以是磁稳定床反应器顶部流出的氢气。在本发明优选的情况下，所述氢气供应单元3的出口与磁稳定床反应器4的下部入口连通。所述磁稳定床反应器4顶部出口与氢气供应单元3的入口连通。优选地，氢气供应单元的出口与磁稳定床反应器中下部的入口之间设置压缩机，用于对氢气进行增压，增压至0.5-10MPa，优选为1.5-3.5MPa，随后通入磁稳定床反应器。
根据本发明的一种具体实施方式，所述电磁感应加热系统包括电磁感应线圈42、阻抗匹配器和射频电源。所述电磁感应线圈42缠绕在磁稳定床反应器4的外壁，电磁感应线圈端接口与阻抗匹配器相连，阻抗匹配器与射频电源相连。
在本发明中，电磁感应线圈42的设置位置可以为：以气体分布器为基准，最底层线圈设置在气体分布器上方1-10％液位高度；以磁稳定床反应器内的液位为基准，最高层线圈设置在液位下方1-5％液位高度。
在本发明中，所述电磁感应线圈42可以为空心金属管，优选为空心铜管。各电磁感应线圈之间可以为平行、等间距设置。
在本发明中，优选地，所述电磁感应线圈的一端与冷却水源连通。具体地，冷却水源出口的冷却水温度不超过20℃。
在本发明中，所述气体分布器41可以为穿孔板、膜分布板、环形分布器、臂形分布器或多孔管，优选为膜分布板或穿孔板。其中，多孔管可以为多根多孔管垂直设置于磁稳定床反应器内，氢气从多孔管的下端进入管内，并通过多孔管进行气体的分布。
本发明第五方面提供了一种由上述装置制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的方法，包括：
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与第一溶剂在原料配制釜内混合，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和第二溶剂在催化剂配制釜内混合，得到含有催化剂的溶液，其中，所述催化剂为上述的催化剂；
(C)分别将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气通入磁稳定床反应器，并通过电磁感应加热系统对磁稳定床反应器进行加热，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
在本发明中，步骤(A)和步骤(B)不分先后。
在优选的情况下，该方法还包括：将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体。其中，所述液体指静置后的上层清液，主要为含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的液体；所述固体主要为固体催化剂。
在优选的情况下，该方法还包括：将所述固体通入催化剂配制釜，用于催化剂的循环使用。
在优选的情况下，该方法还包括：将所述液体进行过滤，得到粗产品。其中，所述粗产品主要为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。在优选的情况下，将所述粗产品进行精制处理，得到精制的2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。
在磁稳定床反应器内，催化剂可以为悬浮态，具体地，催化剂的形态可以为散粒态、链式态和磁聚态中的一种或多种，优选为散粒态和链式态，在具体实施方式中，催化剂的形态可以通过调节含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气的流率，以及磁场强度来实现。
在本发明中，含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气通入磁稳定床反应器的流速可以有较宽的范围，具体以生产需要而定。
在本发明中，氢气经过磁稳定床反应器下部的气体分布器的作用，在磁稳定床反应器内形成微气泡，在加氢催化剂的存在下，将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮转化为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。
根据本发明的方法，所述第一溶剂和第二溶剂可以各自独立地为甲醇、乙醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、甘油和四氢呋喃中的一种或多种。在优选的情况下，所述第一溶剂与第二溶剂相同。
根据本发明的方法，所述含有催化剂的溶液中，以含有催化剂的溶液的总重量为基准，催化剂的含量可以不大于10重量％，优选为0.5-8重量％，优选为1-8重量％；2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量不大于30重量％，优选为5-15重量％；
根据本发明的方法，所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液中，以溶液的总重量为基准，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量可以不大于30重量％，优选为5-15重量％。
在本发明中，第一溶剂、第二溶剂的使用量具有较宽的范围，以既能实现加氢，又不浪费溶剂为目的。
根据本发明的方法，步骤(C)中，氢气与2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的摩尔比可以为100-600。本发明中，氢气与2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的摩尔比以能够实现高效加氢为目的。具体地，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮为含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液和含有催化剂的溶液中的2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮总量。
根据本发明优选的方法，在步骤(C)之前，还包括：向磁稳定床反应器中通入含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液至磁稳定床反应器的直筒段高度的50-95％，优选70-90％。在本发明中，磁稳定床反应器可以为从上到下依次设置的顶部球形封头、直筒段和底部球形封头。
根据本发明优选的方法，该方法还包括：在步骤(C)之前，对电磁感应线圈进行预热。例如预热24h。具体可以为：调节射频电源的电压，同时向电磁感应线圈内通入温度为20℃的冷却水，其中，电压可以为150-220V，例如150V、160V、170V、180V、190V、200V、210V、220V，以及这些数值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
根据本发明的方法，所述磁稳定床反应器的操作条件可以包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-3.5MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃，磁场强度为40-100KA/m，优选为50-80KA/m。
根据本发明的方法，所述原料配制釜的操作条件可以包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-4MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃。
根据本发明的方法，所述催化剂配制釜的操作条件可以包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-4MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
γ-氧化铝购自国药集团化学试剂有限公司，粒径为30-100目。
催化剂粒径采用马尔文激光粒度仪(Mastersize 2000英国)进行测定。
催化剂比表面积、孔径和孔体积采用低温氮气吸附法进行测定，仪器为美国NOVA4000e，具体条件为真空状态100℃下脱气10h，然后在77K下进行氮气的物理吸附。
气相色谱购自中国上海天美公司，型号为赛里安456C，FID检测，Se-54毛细管柱。
CBDO的摩尔收率％＝(顺式CBDO的摩尔量+反式CBDO的摩尔量)/(TMCB进料的摩尔量)×100％。
催化剂消耗速率＝废弃催化剂罐的质量增加重量/运行时间。
制备例1
将0.201g的NiCl2.6H2O与0.0129g的RuCl3.3H2O和70g的水加入三口烧瓶中混合，开启磁力搅拌，搅拌转速为60r/min，然后向烧瓶中加入0.425g的γ-氧化铝，在25℃下浸渍8h。
在100mL烧杯中加入45mL的0.015mol/L的NaOH水溶液，再加入浓度为1mol/L的NaBH4水溶液，搅拌混合，得到含有还原剂的碱液，静置澄清待用。
将含有还原剂的碱液逐步滴加至三口烧瓶中，同时将三口烧瓶置于0℃冰浴，控制三口烧瓶中溶液pH在7.5，待溶液中无明显气泡生成时，依次用超纯水洗涤黑色固体5次，最后将其置于真空干燥箱中90℃干燥4h，得到催化剂，记为C1。
其中，以催化剂C1的总重量计，镍的含量为10重量％，钌含量为1重量％，硼含量为0.3重量％，载体含量为88.7重量％。
催化剂C1的粒径为200-400μm，比表面积为200m2/g，孔体积为0.4mL/g。
制备例2
将1.239g的Ni(NO3)2.6H2O与0.0873g的IrCl3.3H2O和115g水加入三口烧瓶中混合，开启磁力搅拌，搅拌转速为90r/min，然后向烧瓶中加入0.205g的γ-氧化铝，在40℃下浸渍16h。
在100mL烧杯中加入80mL的0.017mol/L的NaOH水溶液，再加入浓度为1.2mol/L的NaH2PO2水溶液，搅拌混合后，得到含有还原剂的碱液，静置澄清待用。
将含有还原剂的碱液逐步滴加至三口烧瓶中，同时将三口烧瓶置于0℃冰浴，控制三口烧瓶中溶液pH在8，待溶液中无明显气泡生成时，依次用超纯水洗涤黑色固体3次，最后将其置于真空干燥箱中130℃干燥12h，得到催化剂，记为C2。
其中，以催化剂C2的总重量计，镍的含量为50重量％，铱含量为5重量％，磷含量为4重量％，载体含量为41重量％。
催化剂C2的粒径为200-400μm，比表面积为300m2/g，孔体积为1mL/g。
制备例3
将0.605g的NiCl2.6H2O与0.0634g的Co(CH3COO)2.4H2O和92g的水加入三口烧瓶中混合，开启磁力搅拌，搅拌转速为70r/min，然后向烧瓶中加入0.325g的γ-氧化铝，在30℃下浸渍12h。
在100mL烧杯中加入65mL的0.016mol/L的NaOH水溶液，再加入浓度为1.0mol/L的KBH4水溶液，搅拌混合后，得到含有还原剂的碱液，静置澄清待用。
将含有还原剂的碱液逐步滴加至三口烧瓶中，同时将三口烧瓶置于0℃冰浴，控制三口烧瓶中溶液pH在7.8，待溶液中无明显气泡生成时，依次用超纯水洗涤黑色固体4次，最后将其置于真空干燥箱中100℃干燥10h，得到催化剂，记为C3。
其中，以催化剂C3的总重量计，镍的含量为30重量％，钴含量为3重量％，硼含量为2重量％，载体含量为65重量％。
催化剂C3的粒径为200-400μm，比表面积为240m2/g，孔体积为0.7mL/g。
实施例1
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与甲醇在原料配制釜内进行配置，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液，其中，以溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为5重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为150℃，压力为3MPa。
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和甲醇在催化剂配制釜内进行配置，得到含有催化剂的溶液。以含有催化剂的溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为5重量％，催化剂的含量为8重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为150℃，压力为3MPa。其中，所述催化剂为制备例1得到的催化剂。
(C)将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液从磁稳定床反应器(磁稳定床反应器的下部设置有穿孔板，电磁感应线圈缠绕在磁稳定床反应器的外壁，电磁感应线圈端接口与阻抗匹配器相连，阻抗匹配器与射频电源相连，其中，电磁感应线圈为空心铜管，且一端与冷却水源连通)的底部通入磁稳定床反应器，控制溶液在磁稳定床反应器中的液位高度，液位为磁稳定床反应器的直筒段高度的85％，然后打开射频电源和阻抗匹配器，调节射频电源的电压至180V，将电磁感应线圈内部通入20℃冷却水，稳定运行24小时，预热电磁感应加热系统。
将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液以200mL/min的流速从磁稳定床反应器的底部通入，将含有催化剂的溶液以10g/min的流速从磁稳定床反应器的中上部通入，加热磁稳定床反应器至150℃，氢气增压至3MPa后从磁稳定床反应器的下部通入，并调节氢气的流速至900mL/min，调节电压至340V控制磁场强度在60-70KA/m，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物以200mL/min的流率从磁稳定床反应器中上部流出进入液固旋流器，在液固旋流器内进行固液分离，经分离得到的固体催化剂流入催化剂配制釜，分离得到的上层清液主要为CBDO粗产品，再将所述CBDO粗产品通入过滤器，随后去精制单元进行精制。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到92.3％，顺反异构摩尔比为1.0-1.7，废弃催化剂罐的质量增加6g，催化剂消耗速率为0.04g/min。
实施例2
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与乙醇在原料配制釜内进行配置，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液，其中，以溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为7重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为180℃，压力为2.9MPa。
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和乙醇在催化剂配制釜内进行配置，得到含有催化剂的溶液。以含有催化剂的溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为7重量％，催化剂的含量为10重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为180℃，压力为2.9MPa。其中，所述催化剂为制备例2得到的催化剂。
(C)将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液从磁稳定床反应器(磁稳定床反应器的下部设置有穿孔板，电磁感应线圈缠绕在磁稳定床反应器的外壁，电磁感应线圈端接口与阻抗匹配器相连，阻抗匹配器与射频电源相连，其中，电磁感应线圈为空心铜管，且一端与冷却水源连通)的底部通入磁稳定床反应器，控制溶液在磁稳定床反应器中的液位高度，液位为磁稳定床反应器的直筒段高度的87％，并打开电磁感应加热系统，然后打开射频电源和阻抗匹配器，调节射频电源的电压至180V，将电磁感应线圈内部通入20℃冷却水，稳定运行24小时，预热电磁感应加热系统。
含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液以200mL/min的流速从磁稳定床反应器的底部通入，将含有催化剂的溶液以12g/min的流速从磁稳定床反应器的中上部通入，加热磁稳定床反应器至180℃，氢气增压至2.9MPa后从磁稳定床反应器的下部通入，并调节氢气的流速至1200mL/min，调节电压至340V控制磁场强度在65-72KA/m，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物以240mL/min的流率从磁稳定床反应器中上部流出进入液固旋流器，在液固旋流器内进行固液分离，经分离得到的固体催化剂流入催化剂配制釜，分离得到的上层清液主要为CBDO粗产品，再将所述CBDO粗产品通入过滤器，随后去精制单元进行精制。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到94.4％，顺反异构摩尔比为0.8-2.2，废弃催化剂罐的质量增加5g，催化剂消耗速率为0.033g/min。
实施例3
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与甲醇在原料配制釜内进行配置，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液，其中，以溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为8重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为190℃，压力为2.8MPa。
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和甲醇在催化剂配制釜内进行配置，得到含有催化剂的溶液。以含有催化剂的溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为8重量％，催化剂的含量为10重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为190℃，压力为2.8MPa。其中，所述催化剂为制备例3得到的催化剂。
(C)将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液从磁稳定床反应器(磁稳定床反应器的下部设置有膜分布板，电磁感应线圈缠绕在磁稳定床反应器的外壁，电磁感应线圈端接口与阻抗匹配器相连，阻抗匹配器与射频电源相连，其中，电磁感应线圈为空心铜管，且一端与冷却水源连通)的底部通入磁稳定床反应器，控制溶液在磁稳定床反应器中的液位高度，液位为磁稳定床反应器的直筒段高度的90％，并打开电磁感应加热系统，调节电压至180V，将电磁感应线圈内部通入20℃冷却水，稳定运行24小时，预热电磁感应加热系统。
含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液以240mL/min的流速从磁稳定床反应器的底部通入，将含有催化剂的溶液以12g/min的流速从磁稳定床反应器的中上部通入，加热磁稳定床反应器至170℃，氢气增压至2.8MPa后从磁稳定床反应器的中下部通入，并调节氢气的流速至1150mL/min，调节电压至340V控制磁场强度在65-70KA/m，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物以240mL/min的流率从磁稳定床反应器中上部流出进入液固旋流器，在液固旋流器内进行固液分离，经分离得到的固体催化剂流入催化剂配制釜，分离得到的上层清液主要为CBDO粗产品，再将所述CBDO粗产品通入过滤器，随后去精制单元进行精制。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到93.2％，顺反异构摩尔比为0.9-1.8，废弃催化剂罐的质量增加6.3g，催化剂消耗速率为0.042g/min。
对比例1
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与甲醇在原料配制釜内进行配置，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液，其中，以溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为5重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为150℃，压力为3MPa。
(B)采用浆态床反应器(浆态床反应器的下部设置有穿孔板，用于将氢气分散为微气泡)，其中，催化剂(制备例1得到)装填量为1500g，预热反应器至150℃，采用下进料的方式，以200mL/min的流速从浆态床反应器的底部进料，氢气增压至3MPa后从浆态床反应器的下部通入，并调节氢气的流速至900mL/min，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物以200mL/min的流率从浆态床反应器中上部流出进入液固旋流器，在液固旋流器内进行固液分离，经分离得到的固体催化剂流入催化剂配制釜，分离得到的上层清液主要为CBDO粗产品，再将所述CBDO粗产品通入过滤器，随后去精制单元进行精制。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到86.7％，顺反异构摩尔比为0.6-1.5，废弃催化剂罐的质量增加20.9g，催化剂消耗速率为0.14g/min。
对比例2
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与甲醇在原料配制釜内进行配置，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液，其中，以溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为5重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为150℃，压力为3MPa。
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和甲醇在催化剂配制釜内进行配置，得到含有催化剂的溶液。以含有催化剂的溶液的总重量计，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量为5重量％，催化剂的含量为8重量％，开启原料配制釜的搅拌器，转速为270rpm/min，并保持釜内温度为150℃，压力为3MPa。其中，所述催化剂为制备例1得到的催化剂。
(C)采用高压搅拌釜，预热高压搅拌釜至150℃，以200mL/min的流速从高压搅拌釜的顶部进料，将含有催化剂的溶液以10g/min的流速从高压搅拌釜的中上部通入，氢气增压至3MPa后从高压搅拌釜的下部通入，并调节氢气的流速至900mL/min，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物以200mL/min的流率从高压搅拌釜底部流出进入液固旋流器，在液固旋流器内进行固液分离，经分离得到的固体催化剂流入催化剂配制釜，分离得到的上层清液主要为CBDO粗产品，再将所述CBDO粗产品通入过滤器，随后去精制单元进行精制。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到88.2％，顺反异构摩尔比为0.7-1.6，废弃催化剂罐的质量增加19.4g，催化剂消耗速率为0.129g/min。
对比例3
按照实施例1的方法，不同的是，磁稳定床反应器的下部不设置气体分布器(穿孔板)。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到90.2％，顺反异构摩尔比为0.8-1.5，废弃催化剂罐的质量增加23.6g，催化剂消耗速率为0.157g/min。
对比例4
按照实施例1的方法，不同的是，将其中制备例1得到的催化剂替换为US7524994B2的实施例2的铱-钴催化剂。
对过滤器出口CBDO产品进行取样，并由气相色谱分析得到产物组成。连续运行150min后，CBDO的摩尔收率达到90.6％，顺反异构摩尔比为0.9-1.4，废弃催化剂罐的质量增加7.8g，催化剂消耗速率为0.052g/min。
通过实施例和对比例的结果可以看出，相比于采用浆态床反应器(对比例1)、高压搅拌釜(对比例2)、不设置气体分布器(实施例3)和采用常规加氢催化剂(对比例4)，采用本发明的催化剂和制备方法，能够实现酮类的高效转化，将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮高效地转化为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇，而且提高了产物(2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇)的顺反异构摩尔比，同时催化剂磨损和消耗减小，降低了生产成本。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括主活性金属元素、类金属元素、载体和可选的助活性金属元素，所述主活性金属元素为Fe、Co和Ni中的一种或多种，所述类金属元素为B和/或P，所述助活性金属元素为Co、Ru、Pd、Rh、Ir和Pt中的一种或多种；以催化剂的总重量计，主活性金属元素的含量为1-70重量％。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，主活性金属元素的含量为5-65重量％，更优选为10-50重量％；
优选地，所述催化剂的粒径为100-500μm，优选为150-400μm，更优选为200-400μm；
优选地，所述催化剂的比表面积不小于100m2/g，优选为200-300m2/g；孔径为3.8-13nm，优选为8-12nm；孔体积为0.1-2mL/g，优选为0.4-1mL/g；
优选地，所述载体为二氧化硅、氧化铝、硅藻土、碳纳米管、活性炭、分子筛、稀土氧化物、碳化硅和氧化锌中的一种或多种，进一步优选地，所述载体为二氧化硅和/或氧化铝，进一步优选地，所述载体为α-氧化铝、β-氧化铝和γ-氧化铝中的一种或多种，更优选为γ-氧化铝。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，以催化剂的总重量计，助活性金属元素的含量为0.5-10重量％，优选为1-8重量％，更优选为1-5重量％；类金属元素的含量为0.1-6重量％，优选为0.2-5重量％，更优选为0.3-4重量％；载体的含量为25-95重量％，优选为30-90重量％，更优为41-89重量％。
4.一种权利要求1-3中任意一项所述催化剂的制备方法，包括：采用含有主活性金属元素化合物以及可选的助活性金属元素化合物的溶液对载体进行浸渍，然后加入含有还原剂的碱液进行pH值调节，并干燥；其中，所述还原剂为含所述类金属元素的化合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述主活性金属元素化合物选自主活性金属元素的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和草酸盐中的一种或多种；
所述助活性金属元素化合物选自助活性金属元素的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和草酸盐中的一种或多种；
优选地，所述还原剂为NaBH4、KBH4和NaH2PO2中的一种或多种；
优选地，所述浸渍的条件包括：温度为20-50℃，优选为25-40℃，时间为0.5-24h，优选为8-16h；
优选地，调节pH值至7-9，优选为7.5-8；
优选地，所述干燥的条件包括：温度为80-180℃，优选为90-130℃，时间为2-24h，优选为4-12h。
6.由权利要求4或5所述的方法制备的催化剂。
7.一种制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的装置，其中，该装置包括原料配制釜(1)、催化剂配制釜(2)、氢气供应单元(3)和磁稳定床反应器(4)；
所述原料配制釜(1)用于向磁稳定床反应器(4)提供含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
所述催化剂配制釜(2)用于向磁稳定床反应器(4)提供含有催化剂的溶液；
所述氢气供应单元(3)用于向磁稳定床反应器(4)提供氢气气源；
所述原料配制釜(1)、催化剂配制釜(2)和氢气供应单元(3)分别与磁稳定床反应器(4)的入口连通；
其中，所述磁稳定床反应器(4)的下部设置有气体分布器(41)，所述气体分布器(41)用于将氢气分散为微气泡；
该装置还包括用于对磁稳定床反应器(4)进行加热的电磁感应加热系统。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，该装置还包括液固旋流器(5)，所述液固旋流器(5)的入口与磁稳定床反应器(4)的上部出口连通，用于将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体；
优选地，该装置还包括过滤器(6)，所述过滤器(6)的入口与液固旋流器(5)的液体出口连通，用于过滤所述液体，得到粗产品；
优选地，该装置还包括废弃催化剂罐(7)，所述废弃催化剂罐(7)的入口与磁稳定床反应器(4)中下部的出口连通；
优选地，该装置还包括废弃催化剂罐(7)，所述废弃催化剂罐(7)的入口与过滤器(6)的固体出口连通。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述原料配制釜(1)的出口与磁稳定床反应器(4)的底部入口连通；
优选地，所述催化剂配制釜(2)的出口与磁稳定床反应器(4)的中上部入口连通；
优选地，所述氢气供应单元(3)的出口与磁稳定床反应器(4)的下部入口连通；
优选地，所述磁稳定床反应器(4)顶部出口与氢气供应单元(3)的入口连通。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的装置，其中，所述电磁感应加热系统包括电磁感应线圈(42)、阻抗匹配器和射频电源；
所述电磁感应线圈(42)缠绕在磁稳定床反应器(4)的外壁，电磁感应线圈(42)端接口与阻抗匹配器相连，阻抗匹配器与射频电源相连；
优选地，所述电磁感应线圈(42)为空心金属管，优选为空心铜管；
优选地，所述电磁感应线圈(42)的一端与冷却水源连通；
优选地，所述气体分布器(41)为穿孔板、膜分布板、环形分布器、臂形分布器或多孔管，优选为膜分布板或穿孔板。
11.一种由权利要求7-10中任意一项所述的装置制备2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的方法，包括：
(A)将2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮与第一溶剂在原料配制釜内混合，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液；
(B)将催化剂、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮和第二溶剂在催化剂配制釜内混合，得到含有催化剂的溶液，其中，所述催化剂为权利要求1-3和6中任意一项所述的催化剂；
(C)分别将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液、含有催化剂的溶液和氢气通入磁稳定床反应器，并通过电磁感应加热系统对磁稳定床反应器进行加热，在催化剂存在下，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮进行加氢反应，得到含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法还包括：将所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的产物进行固液分离，得到液体和固体；
优选地，该方法还包括：将所述液体进行过滤，得到粗产品；
优选地，该方法还包括：将所述固体通入催化剂配制釜。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述第一溶剂和第二溶剂可以各自独立地为甲醇、乙醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、甘油和四氢呋喃中的一种或多种；
优选地，所述含有催化剂的溶液中，以含有催化剂的溶液的总重量为基准，催化剂的含量不大于10重量％，优选为0.5-8重量％，更优选为1-8重量％；2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量不大于30重量％，优选为5-15重量％；
优选地，所述含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液中，以溶液的总重量为基准，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的含量不大于30重量％，优选为5-15重量％；
优选地，步骤(C)中，氢气与2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的摩尔比为100-600。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在步骤(C)之前，还包括：向磁稳定床反应器中通入含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮的溶液至磁稳定床反应器的直筒段高度的50-95％，优选70-90％；
优选地，该方法还包括：在步骤(C)之前，对电磁感应线圈进行预热。
15.根据权利要求12-14中任意一项所述的方法，其中，所述磁稳定床反应器的操作条件包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-3.5MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃，磁场强度为40-100KA/m，优选为50-80KA/m；
优选地，所述原料配制釜的操作条件包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-4MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃，更优选90-150℃；
优选地，所述催化剂配制釜的操作条件包括：压力为0.5-10MPa，优选为1-4MPa；温度为70-220℃，优选为90-200℃。
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