CN1562473A - 一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂及其用途 - Google Patents

一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂及其用途 Download PDF

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Abstract

一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂,其各组份重量百分比为:CuO 48-55%;ZnO 42-50%;Ce2O3 2-3%。催化剂在1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯应用先在氢气气氛中还原活化,然后装入固定床反应器内,反应温度210-260℃,反应压力小于0.05MPa,液体空速0.1-0.7hr-1。本发明催化剂具有较高的活性,1,4-丁二醇转化率大于98%,γ-丁内酯选择性大于95%,催化剂中不含Cr的优点。

Description

一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂及其用途
技术领域
本发明属于一种催化剂及其用途,具体涉及一种用于1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂及其用途。
背景技术
γ-丁内酯又称1, 4-丁内酯,是一种重要的有机化工产品,广泛应用石油化工、医药、染料、农药及精细化工方面。国外γ-丁内酯主要用作溶剂及生产吡咯烷酮系列产品。美国γ-丁内酯消耗量的约56%用于生产聚乙烯基吡咯烷酮,约40%用于生产用于生产N-甲基吡咯烷酮,约4%用作溶剂。西欧γ-丁内酯的约45%用于生产N-甲基吡咯烷酮,约20%用于生产其它吡咯烷酮,约23%用于生产除草剂,约12%用于制药、胶粘剂等其它领域。日本的γ-丁内酯主要用作电解质溶液,其消耗量约占总消费量的45-50%,约38%用于生产N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮,其它主要用作溶剂等。在我国γ-丁内酯主要用于生产α-吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮,小部分用于生产农药、医药中间体、电解质溶液和溶剂。γ-丁内酯是一种高附加值的精细化工产品,生产γ-丁内酯工艺技术和催化剂的改进将带来明显的经济效益。
目前世界上主要有两种原料路线生产γ-丁内酯,即1,4-丁二醇脱氢法和顺酐加氢法。而1,4-丁二醇路线是工业上主要采用的方法。
日本专利JP0525,151,报导1,4-丁二醇气相脱氢制备γ-丁内酯,其催化剂由Cu、Cr、Na或K组成。在230℃,空速3.0hr-1条件下,转化率87.28%,选择性98.75%。
欧州专利EP523,774,介绍使用Cu-Cr-Ba或Cu-Cr-Mn-Ba,其中加入碱金属Na或K。在固定床反应器中,催化剂组成为Cu 33.5%,Cr 28.6%,Mn 4.0%和Na 2.2%,在温度为230℃,压力0.4MPa,氢醇比4,空速3.0hr-1条件下,1,4-丁二醇转化率91.39%,γ-丁内酯选择性93.98%。
日本专利JP03,232,874,公开的催化剂组成为CuO 47%,Cr2O3 42%,BaO 6%,在230℃,0.3MPa条件下,1,4-丁二醇脱氢制γ-丁内酯转化率为96.1%,选择性为95.1%。
中国专利CN1221000A报导其催化剂具有如下通式组成:CuCraMnbAcOx
其中A选自Ti、Al、Zr、Zn,a=0.5-2.0,b=0.01-1.5,c=0.01-2.0,x为满足各金属元素化合价的氧原子数。1,4-丁二醇转化率96%以上,γ-丁内酯选择性在98%以上。
以上这些专利催化剂中均含有Cr元素,易造成环境污染,对人体健康有害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含Cr的1,4-丁二醇脱氢制γ-丁内酯催化剂及其用途。
本发明的催化剂,各组份重量百分比为:
CuO 48-55%;ZnO 42-50%;Ce2O3 2-3%
本发明的催化剂是采用沉淀法制备的,具体步骤如下:
(1)按催化剂的组成配制硝酸盐混合液,浓度为1-2M;
(2)将硝酸盐混合液和碱性沉淀剂在搅拌下混合,得到沉淀,搅拌混合的温度为50-55℃,时间为1小时,然后老化3小时;
(3)沉淀后经洗涤过滤,在100-110℃干燥20小时,并在330℃下焙烧5小时,最后加入少于1.5%的石墨粉成型,制得催化剂。
本催化剂用于1,4-丁二醇气相常压脱氢制γ-丁内酯,催化剂装填在固定床反应器内,反应条件是:反应温度210-260℃,反应压力小于0.05MPa,氢醇摩尔比5-25,1,4-丁二醇重量空速0.1-0.7hr-1。催化剂使用前需在氢气气氛中还原活化。反应结果是:1,4-丁二醇转化率大于98%,γ-丁内酯选择性大于95%。
本发明的催化剂与现有技术相比具有如下优点:
1.催化剂具有较高的活性,1,4-丁二醇转化率98%,γ-丁内酯选择性大于95%。
2.催化剂中不含Cr,降低了环境污染。
本发明的实施例如下:
实施例1
(1)制备过程:称取硝酸铜74.5g,硝酸锌89.6g,硝酸铈2.6g,将硝酸盐溶于蒸馏水中,配制成约800ml溶液,该溶液和碱性沉淀剂在50-55℃下搅拌,混合得到沉淀,然后老化3hr。沉淀物经洗涤过滤,在110℃干燥20小时,并在330℃焙烧5小时,得约50g催化剂,最后加入少量石墨(一般小于1.5%)成型;
(2)催化剂(焙烧后)组成wt%为:
CuO 49%,ZnO 49%,Ce2O3 2%。
(3)反应性能:催化剂(20-40目)装填于反应器(Φ12×600mm)内,常压,温度215℃,空速0.15hr-1,氢醇摩尔比10条件下,1,4-丁二醇转化率约98.1%,γ-丁内酯选择性96.5%。
实施例2
(1)催化剂(焙烧后)组成wt%为:
CuO 51%,ZnO 46.5%,Ce2O3 2.5%;
(2)制备过程:称取硝酸铜77.5g,硝酸锌85.1g,硝酸铈3.3g,其余同实施例1。
(3)反应性能:在常压,温度235℃,空速0.45hr-1,氢醇摩尔比18条件下,1,4-丁二醇转化率约98.5%,γ-丁内酯选择性96.1%。
实施例3
(1)催化剂(焙烧后)组成wt%为:
CuO 54%,ZnO 43%,Ce2O3 3%;
(2)制备过程:称取硝酸铜82.1g,硝酸锌78.6g,硝酸铈3.9g,其余同实施例1;
(3)反应性能:在常压,温度255℃,空速0.65hr-1,氢醇摩尔比25条件下,转化率约98.7%,γ-丁内酯选择性95.3%。

Claims (2)

1.一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂,其特征在于催化剂的各组份重量百分比为:
CuO  48-55%;           ZnO  42-50%;          Ce2O3  2-3%
2.如权利要求1所述的一种1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯催化剂的用途,其特征在于催化剂在氢气气氛中还原活化,然后装入固定床反应器内,反应温度210-260℃,反应压力小于0.05MPa,液体空速0.1-0.7hr-1
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