[發明專利]用于由乙酸直接制備乙醇的催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201310053476.7
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103084186A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 蔣建明;常俊石;蘇海蘭;高珠;張建祥;史立杰;馬超;高麗
• 申請（專利權）人: 新地能源工程技術有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/652;C07C31/08;C07C29/149
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

技術領域

本發明屬于催化化學領域，更具體地，本發明涉及用于由乙酸直接制備乙醇的催化劑、及其制備方法和用途。

背景技術

乙醇作為一種基本有機化工原料，在化工和其它工業領域的用途廣泛，可作為消毒劑、溶劑，還可作為有機化工原料，用于油漆、涂料、染料、油墨和藥品等的生產制造，另外還主要作為車用燃料。目前，中國化工用乙醇市場年需求量在300萬噸左右，每年增長率為8％-10％。在燃料乙醇領域，中國市場目前需求約為150萬噸/年，業內預計將迎來快速增長，2020年有望達1000萬噸。

乙醇的生產方法有乙烯水合法和糧食發酵法，我國的工業乙醇70％以上以糧食發酵法生產為主，每年需要消耗大量的糧食，為了避免與民爭糧，2006年底，國家發改委下達緊急通知，我國燃料乙醇項目的原料應堅持以非糧為主。

近幾年中國新建醋酸(即，乙酸)裝置陸續投產，國內醋酸產能急劇增加，而醋酸的表觀消費量趨于平穩，造成產能嚴重過剩，醋酸加氫制乙醇工藝，既可以充分利用過剩的醋酸資源，又可以為燃料乙醇的發展提供新的原料來源。經濟方面，醋酸制乙醇工藝1.5噸醋酸可生產1噸乙醇，工藝過程簡單，產品純度高，和當前的糧食發酵法制乙醇相比，具有較大的成本優勢。

目前，國內尚且沒有由醋酸直接制乙醇的專利報道，國外已經有公開的專利報道，但大多數缺乏商業操作性。例如，專利US?2,607,807報道了在釕催化劑上，在700～950巴的壓力下醋酸制乙醇的收率可以達到88％，而在200巴的壓力下乙醇的收率僅為40％。

美國塞拉尼斯公司近年來一直致力于醋酸制乙醇催化劑和工藝的研究，公開了一系列專利。

例如，專利US?2011/0245546?A1，以Pt-Co或Pd-Co為活性組分，以石墨、高純SiO₂和硅酸鈣等為載體制備負載型催化劑，乙醇收率最高可達68.2％，此時的催化劑組成為Pt?1wt％-Co?10wt％/SiO₂。

專利US?2010/0029995?A1，以Pt-Sn為活性組分，以石墨、高純SiO₂和硅酸鈣等為載體制備負載型催化劑，乙醇收率最高可達79.4％，此時的催化劑組成為Pt?1wt％-Sn?1wt％/SiO₂。

專利US?2011/0098501?A1，以Pt-Sn或Re-Pd為活性組分，以高純SiO₂為載體制備負載型催化劑，乙醇收率最高可達54％，此時的催化劑組成為Pt?0.5wt％-Sn?0.5wt％/SiO₂。

專利US?2011/0082322?A1，以Pt?1.6wt％-Sn?1wt％為活性組分，當以高純SiO₂-TiO₂(10wt％)為載體，乙醇收率最高可達73.6％，當以高純SiO₂-Al₂O₃(7wt％)為載體，乙醇收率最高可達86.8％。

此外，還有在SiO₂載體中加入硅酸鈣、硅酸鎂、氧化鋅等載體改進劑的報道，其乙醇的收率均較低。

塞拉尼斯公司的醋酸制乙醇工藝簡單，操作壓力一般約為2.2MPa，操作壓力低，商業操作性大。然而，塞拉尼斯公司的催化劑中，貴金屬鉑(Pt)的負載量(即，含量)高，均在0.1wt％以上，大多數在0.5～2wt％以上，這使得制備的催化劑成本高。同時，現有的采用非貴金屬的催化劑雖可降低成本，但其反應溫度和反應壓力要求高，條件苛刻，商業操作性大大降低。

發明內容

為了克服用于乙酸直接制備乙醇的反應的現有催化劑的上述問題，本發明的目的是提供一種用于乙酸直接制備乙醇的低成本且可商業化的催化劑。

在一方面，本發明提供一種用于由乙酸直接制備乙醇的催化劑，所述催化劑包括負載在載體上的活性成分組合物，所述活性成分組合物包含鉑和錫，以及選自由銅、鉬、鎢、鎳、錸、鉻、釩和鋅組成的組中的任一種的非貴金屬組分，其中所述催化劑中的鉑的含量為0.01～0.09wt％并且鉑和錫的重量比Pt/Sn為1，并且其中所述非貴金屬組分的含量為0.01～20wt％。

在一個優選實施方式中，所述非貴金屬組分是銅、鉬或鎳。

在一個優選實施方式中，所述載體選自由二氧化硅、氧化鋁、硅酸鈣、碳、氧化鋯和氧化鈦組成的組中的任一種，更優選是二氧化硅。