CN110180553A - 一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高效糠醛气相转化为2‑甲基呋喃催化剂的方法，涉及一种制备催化剂的方法，本发明具体过程包括：将可溶性Cu盐与Ni盐、Pd盐、Au盐中的一种或两种以及碱土金属或碱金属Mg、Ca、Ba、Na、K等中的一种加入配成溶液；然后将硅溶胶或正硅酸酯或硅胶粉加入浓氨水溶液中，并加入一定量铝溶胶，搅拌1‑5小时，然后将配制的盐溶剂加入到氨水胶体溶液中，进一步搅拌1‑6小时，并加热蒸干、洗涤、焙烧合成新型氢转移糠醛气相转化为2‑甲基呋喃催化剂。该生产过程简单、制备的催化剂的性能稳定、重复性好；并醇为氢转移试剂，克服了使用氢气导致的各种危险。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备催化剂的方法，特别是涉及一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法。
背景技术
石油、煤炭、天然气为社会提供了基本的能源和有机工业原料，但都属于化石资源，而化石资源不可再生，且随着社会的不断进步和发展，化石资源消耗量逐年增加，迫切需要新的能源来补充。生物质资源属于可再生资源，储量十分丰富，因此开发生物质资源高效利用对社会可持续发展具有重要意义。
2-甲基呋喃是一种重要的有机化工原料,以它为基础可以合成一系列有机化工产品,如戊二烯、戊二醇、乙酰丙醇以及相关的酮类等产品。同时，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、磷酸氯哇、磷酸伯氨等。而2-甲基呋喃主要来源于糠醛加氢，糠醛主要通过生物质资源酸解制备。我国是糠醛生产大国,每年生产约80万吨糠醛,大多数成为廉价的出口原料。糠醛转化为2-甲基呋喃将有效推进糠醛产品精细化。糠醛转化为2-甲基呋喃主要采用Cu-Cr催化剂，大量铬的使用产生严重的环境污染，目前地方政府基本上已经禁止处理不达标含Cr催化剂的生产。因此设计开发高效无Cr糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂是促进2-甲基呋喃相关产业发展的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，将可溶性Cu盐与Ni盐、Pd盐、Au盐以及碱土金属或碱金属Mg、Ca、Ba、Na、K配成溶液；并加热蒸干、洗涤、焙烧合成新型氢转移糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂，该生产过程简单、制备的催化剂的性能稳定、重复性好；并醇为氢转移试剂，克服了使用氢气导致的各种危险。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述方法包括以下制备过程：
将可溶性Cu盐与Ni盐、Pd盐、Au盐中的一种或两种以及碱土金属或碱金属Mg、Ca、Ba、Na、K中的一种加入配成溶液；然后将硅溶胶或正硅酸酯或硅胶粉加入浓氨水溶液中，并加入铝溶胶，搅拌，然后将配制的盐溶剂加入到氨水胶体溶液中，进一步搅拌1-6小时，并加热蒸干、洗涤、焙烧合成氢转移糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述催化剂中CuO的质量百分比为10%-40%，SiO2的质量百分比为50%-80%，Ni或Pd含量为1-20%，K、Ca、Mg质量百分比为1%-6%；氧化铝含量为1-6%。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述Cu、Ni、Pd金属盐为硝酸盐或其他可溶性盐。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述硅溶胶或硅胶粉、铝溶胶加入氨水后需要搅拌的时间为1-3小时。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述将氨水处理后的胶体与金属盐溶液混合后，在搅拌1-6小时后，进行100-180℃水热处理。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述合成催化剂进一步加热蒸干，过滤、洗涤、干燥和焙烧，干燥温度为80-130℃，干燥时间为8-20小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为3-5小时。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述催化剂使用前在20-80%N2/H2混合气中于200-400℃温度下还原2-6h。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述反应糠醛氢转移气相加氢合成2-甲基呋喃的反应温度为180-260℃，反应压力为常压。
所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，所述氢转移加氢采用的氢转移试剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等中一种或多种。
本发明的优点与效果是：
1.本发明催化剂生产过程简单、制备的催化剂的性能稳定、重复性好；
2.本发明金属Cu分散度高，反应过程稳定，金属利用率高；
3.本发明采用各种醇为氢转移试剂，克服了使用氢气导致的各种危险。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明将可溶性Cu盐与Ni盐、Pd盐、Au盐中的一种或两种以及碱土金属或碱金属Mg、Ca、Ba、Na、K等中的一种加入配成溶液；然后将硅溶胶或正硅酸酯或硅胶粉加入浓氨水溶液中，并加入一定量铝溶胶，搅拌，然后将配制的盐溶剂加入到氨水胶体溶液中，进一步搅拌1-6小时，并加热蒸干、洗涤、焙烧合成新型氢转移糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂。催化剂中CuO的质量百分比为10%-40%，SiO2的质量百分比为50%-80%，Ni或Pd含量为1-20%，K、Ca、Mg等质量百分比为1%-6%。氧化铝含量为1-6%，催化剂水热处理温度为100-180℃。催化剂干燥温度为80-130℃，干燥时间为8-20小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为3-5小时。催化剂使用前在20-80%N2/H2混合气中于200-400℃温度下还原2-6h。糠醛氢转移气相加氢合成2-甲基呋喃的反应温度为180-260℃，反应压力为常压。
实例1称取7.8 g的水合硝酸铜、硝酸镍3g溶解于50.0 g水中，加入硝酸镁1.2g搅拌溶剂。取浓氨水30g搅拌加入34.0 g硅溶胶搅拌4 h，然后将盐溶液与硅胶溶液混合搅拌2小时，再放入反应釜中密封，120℃水热反应6h，然后取处在80℃蒸干，然后加水洗涤过滤，在120℃下干燥10 h，于450℃焙烧4 h制得催化剂。
实例2称取10.8 g的水合硝酸铜、硝酸镍4.2g溶解于60.0 g水中，加入硝酸钾1.6g搅拌溶剂。取浓氨水46g搅拌加入11.0 g硅胶粉搅拌4 h，然后将盐溶液与硅胶溶液混合搅拌2小时，再放入反应釜中密封，140℃水热反应12h，然后取处在90℃蒸干，然后加水洗涤过滤，在120℃下干燥10 h，于400℃焙烧4 h制得催化剂。
实例3称取9.8 g的水合硝酸铜、硝酸钯0.2g溶解于60.0 g水中，加上硝酸钙1.6g搅拌溶剂。取浓氨水42g搅拌加入40.0 g硅溶胶搅拌4 h，然后将盐溶液与硅胶溶液混合搅拌2小时，再放入反应釜中密封，140℃水热反应6h，然后取处在90℃蒸干，然后加水洗涤过滤，在120℃下干燥10 h，于400℃焙烧4 h制得催化剂。
实例4称取9.8 g的水合硝酸铜、硝酸镍4.5g溶解于60.0 g水中，加上硝酸钡1.6g搅拌溶剂。取浓氨水42g搅拌加入40.0 g硅溶胶搅拌4 h，然后将盐溶液与硅胶溶液混合搅拌2小时，再放入反应釜中密封，160℃水热反应6h，然后取处在90℃蒸干，然后加水洗涤过滤，在120℃下干燥10 h，于400℃焙烧4 h制得催化剂。
催化剂性能评价测试：
催化剂的活性评价是在常压固定床反应器中进行，反应器的规格为Φ12×2×400 mm，催化剂用量为1 g，粒度是20~40目。经北京卫星制造厂P3000A型平流泵进料，糠醛的空速WHSV=2 h-1，异丙醇与糠醛比为10-20，于180-260℃下在装有催化剂的反应管内进行反应，反应产物从反应器底部排出后经冷却收集。随后用安捷伦气相色谱仪进行定性分析。
在常压下，反应温度为220℃条件下进行测试的结果如表1所示：
表1 上述实施例的催化评价结果
。
Claims (9)
1.一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：
将可溶性Cu盐与Ni盐、Pd盐、Au盐中的一种或两种以及碱土金属或碱金属Mg、Ca、Ba、Na、K中的一种加入配成溶液；然后将硅溶胶或正硅酸酯或硅胶粉加入浓氨水溶液中，并加入铝溶胶，搅拌，然后将配制的盐溶剂加入到氨水胶体溶液中，进一步搅拌1-6小时，并加热蒸干、洗涤、焙烧合成氢转移糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述催化剂中CuO的质量百分比为10%-40%，SiO2的质量百分比为50%-80%，Ni或Pd含量为1-20%，K、Ca、Mg质量百分比为1%-6%；氧化铝含量为1-6%。
3.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述Cu、Ni、Pd金属盐为硝酸盐或其他可溶性盐。
4.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述硅溶胶或硅胶粉、铝溶胶加入氨水后需要搅拌的时间为1-3小时。
5.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述将氨水处理后的胶体与金属盐溶液混合后，在搅拌1-6小时后，进行100-180℃水热处理。
6.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述合成催化剂进一步加热蒸干，过滤、洗涤、干燥和焙烧，干燥温度为80-130℃，干燥时间为8-20小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为3-5小时。
7.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述催化剂使用前在20-80%N2/H2混合气中于200-400℃温度下还原2-6h。
8.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述反应糠醛氢转移气相加氢合成2-甲基呋喃的反应温度为180-260℃，反应压力为常压。
9.根据权利要求1所述的一种高效糠醛气相转化为2-甲基呋喃催化剂的方法，其特征在于，所述氢转移加氢采用的氢转移试剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等中一种或多种。
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